Introdução
O objetivo do Trabalho Prático 2 é o de montar um robô móvel com tal autonomia que consiga percorrer trajetórias previamente estabelecidas e, com o uso de sensores (LDR (Light Dependent Resistor) e ótico-reflexivo) e LEDs (RGB – Red/Green/Blue), consiga reconhecer diferentes tipos de cores (fazendo diferentes ações para cada cor) e perceba obstáculos à sua frente. Sendo assim, o trabalho se dividiu em três macro tarefas: Locomoção, Identificação de Cor e Multitarefa + Tomada de Decisão.
Metodologia e Resultados
Adaptação dos Componentes Eletrônicos
O sensor LDR e o LED foram conectados aos seus respectivos resistores (1un - 4K7 ohms para o sensor, 1un – 0R20 ohms para o LED), o sensor LDR não utilizou resistor pois, segundo o Manual da HB, a própria HB garante um resistor interno de 4K7 ohms. Como estes itens estão fora do kit LEGO, foram necessárias algumas adaptações para fixá-los na estrutura do robô. Foram adaptados os terminais que conectariam com a HB e cobrimos o sensor LDR com mangueira termoretrátil com a finalidade de diminuir o ruído causado pela incidência de luz ao redor.
Figura 1 - Exemplo de adaptação, sensor LDR
Figura 2 - Sensores e LED já posicionados no robô, e sua fiação na parte inferior do robô
Montagem
A montagem final do robô:
Figura 3 - Montagem Final
Optou-se pela construção de um robô com 2 rodas simples (tratoras) e uma omnidirecional (conduzida) – número mínimo de pontos de apoio para estabilizar o robô – pelas seguintes vantagens: manobrabilidade e controlabilidade. Os sensores e LED foram posicionados na parte frontal do robô e numa altura máxima que permitisse a reflexão de luz (no caso do LDR) e de infravermelho (no caso do sensor óptico) abrangendo a maior área possível dos blocos.
Tarefa de Locomoção
O robô deve completar os seguintes trajetos:
Figura 4 - Trajetos
No primeiro trajeto, o robô deve seguir uma linha reta horizontal de 30cm, virar 360º, e retornar ao ponto de início. O segundo trajeto consiste em um triângulo retângulo de 30cm e o terceiro em um quadrado, também de lado 30cm. Os percursos foram feitos empiricamente, ou seja, testando-se simultaneamente parâmetros de programação (potência de cada motor + tempo em que ficaria ligado) e distâncias efetivamente percorridas. Como não conseguimos, em tempo hábil, motores de 9V (o recomendado para o TP, pois a tensão de saída da HandyBoard (HB) era de 9V) utilizamos motores de 12V. Em teoria, usar motores de tensão superior acarretaria em perda de potência dos mesmos, todavia nos testes viu-se que esta perda era desprezível e não interferia na locomoção do robô (já que o torque exigido não era alto). Uma caixa de redução também foi utilizada de modo a termos um maior controle sobre a distância que o robô andaria. Ela foi feita de verticalmente para diminuir o comprimento do robô, facilitando a distribuição de massa sobre os pontos de apoio (rodas).
Figura 5 - Caixa de Redução Vertical
Os vídeos abaixo demonstram os trajetos:
Trajeto 1 - Linha
Trajeto 2 - Triângulo
Trajeto 3 - Quadrado
Menu
Inicialmente, foi criado um menu para que pudéssemos testar o LED cor a cor e verificar funcionamento e valores digitais que o sensor LDR nos forneceria. Posteriormente, ele foi adaptado para ter apenas as opções de acesso às tarefas.
Tarefa de Identificação de Cor
Finalizados os testes para calibração dos sensores LDR e Óptico-Reflexivo, ajustou-se os parâmetros de programação para a realização das tarefa “Identificação de Cor”. O primeiro vídeo mostra uso do sensor óptico para perceber que existe um obstáculo à sua frente, enquanto o segundo, mostra o reconhecimento de cor e a saída dele no display da HB.
Reconhecimento Obstáculo Sensor Óptico
Identificação de Cor no Display
Tarefa de Multitarefa + Tomada de Decisão
Nesta tarefa, o robô deve se mover por uma trajetória em linha reta. Em certo momento, ele deve ser capaz de identificar um obstáculo (bloco colorido) à sua frente (usamos o sensor óptico pra isso) e, em seguida, reconhecer a cor do mesmo. Reconhecendo-a, o robô deve fazer um pequeno movimento para trás antes de realizar uma das possíveis ações abaixo:
1 - Bloco Azul → vire à direita 90 graus e ande para frente;
2 - Bloco Amarelo → vire à esquerda 90 graus e ande para frente;
3 - Bloco Vermelho → gire 180 graus e ande para frente;
4 - Bloco Verde → pare e dê um gire de 360 graus.
Se, num intervalo de 10s, o robô não encontrar nenhum bloco à sua frente, todas as demais tarefas devem ser interrompidas. O resultado é demonstrado nos vídeos que se seguem:
Bloco Azul – giro para direita 90° e andar para frente & Bloco Vermelho – giro 180° e andar para frente
Bloco Verde – parar e giro 360°
Bloco Não Encontrado – Encerrar demais tarefas
Discussões e Desafios
Aprendeu-se muito sobre o uso de sensores e as corretas ligações entre eles e seus resistores (acabamos queimando um sensor óptico neste aprendizado…). O maior desafio deste TP foi a calibração dos sensores e seu posicionamento de modo a obter a melhor leitura possível. E isto foi feito de forma totalmente empírica, tal qual ajustar a distância percorrida com a rotação dos motores (que não eram os mais indicados para o uso na HB). No que diz respeito à parte estrutural, comparando-o com o TP1, o TP2 foi muito mais simples de montar e ajustar, apesar das dificuldades com as fixações dos motores e sensores.