TP4 - Projeto final
Introdução
Douglas Adams, autor de Guia do Mochileiro das Galaxias, possui uma citação pertinente: “I may not have gone where I intended to go, but I think I have ended up where I needed to be”. Assim, tendo em vista o fim dessa jornada, foi necessário realizar um último trabalho que uniu os conhecimentos adquiridos nos trabalhos anteriores. Aqui foram utilizadas teorias de robótica móvel, de controle, de utilização de sensores e, de certa forma, de manipuladores robóticos. Estes foram implementados para que o robô chamado de Charlinho pudesse participar da competição do final da disciplina.
Objetivos
O objetivo do Trabalho Prático 4 é construir um robô para a competição que seja capaz de concluir as seguintes tarefas:
1) Ser calibrado em 60 segundos ou menos;
2) Entrar em modo de espera após a calibração;
3) Não queimar a largada;
4) Iniciar o cumprimento da tarefa após acesa a luz de início;
5) Ser capaz de se orientar segundo a luz polarizada;
6) Navegar autonomamente pelo campo;
7) Coletar os blocos/esferas que se encontram dispersos no campo;
8) Carregar o bloco/esfera até a base (ou mantê-lo preso ao robô);
9) Desligar todos os atuadores ao término de 60 segundos.
Além disso, sua organização deve seguir as seguintes regras:
1) Utilizar apenas os componentes fornecidos (e aprovados nas regras);
2) Não apresentar fios soltos e nem soldas expostas;
3) Ter o comprimento dos fios bem dimensionado;
4) Não possuir partes soltas;
5) Possuir estrutura rígida;
6) Caber inicialmente em um cubo de 30cm ou menos de aresta;
7) Possuir todas as partes conectadas por peças Lego;
8) Não soltar peças intencionalmente;
9) Não danificar o robô oponente;
10) Não ser perigoso de qualquer maneira.
Materiais Utilizados
Os materiais utilizados foram:
Almoxarifado LEGO + peças extras
Kit Arduino contendo:
Placa Arduino Mega 2560 R3
Motor Shield V2
LCD Keypad Shield 16x2
Sensor Shield
Battery pack (8xAA, botão ON/OFF)
Cabo USB
Fonte de alimentação (12V)
Caixa de ferramentas contendo:
Alicate de Bico 125mm
Alicate de Corte Diagonal 125mm
Pistola de Cola Quente
Ferro de Solda 30W 127V
Suporte para ferro de solda com esponja
Estilete Grande
Sugador de Solda
Roda esférica
Sensor LDR
Sensor LDR diferencial
Sensor óptico-reflexivo
Sensor break-beam
Testes e Decisões
Os testes iniciais realizados neste trabalho asseguraram o desempenho correto das funções de seguir linha, identificar a localização no campo de competição e identificar blocos, todas já implementadas em trabalhos anteriores. Posteriormente, foi adicionada a condição de parada do robô quando seu tempo de execução fosse igual a um minuto, a calibração dos sensores antes de seu funcionamento e a percepção da luz para início da partida. Diversos testes foram realizados para garantir o funcionamento correto do robô.
Em termos estratégicos, foi decidido que o robô iria, após devidamente calibrado e mediante acendimento da luz de início de partida, girar até ficar “de costas” para a lâmpada polarizada de seu lado do campo de competição e começar a se mover ignorando a primeira linha cruzada. Após chegar na segunda linha, ele iria virar para a esquerda e seguir a linha até encontrar um bloco cuja cor não fosse preto. Depois de encontrado, o robô viraria para o seu lado do campo e empurraria o bloco até sua base.
A estrutura do robô, Charlinho, pode ser observada nas figuras 1, 2, 3, 4 e 5 a seguir:
Figura 1. Vista diagonal
Figura 2. Vista lateral direita
Figura 3. Vista frontal
Figura 4.Vista lateral esquerda
Figura 5.Vista traseira
Os sensores podem ser observados nas figuras 6 e 7 a seguir:
Figura 6. Sensores break-beam no eixo das rodas e sensores óptico-reflexivos emitindo luz infravermelha
Figura 7. LDR diferencial com filtros polarizadores
Programação
O código utilizado no quarto trabalho pode ser encontrado aqui.
Resultados Finais
Como esperado para a apresentação do trabalho prático, o robô foi capaz de concluir todas as tarefas propostas. Entretanto, na competição houve erros diversos que não puderam ser resolvidos. Assim, Charlinho terminou a competição em 7° lugar com -12 pontos. Seu funcionamento pode ser observado nos vídeos 1, 2 e 3 a seguir:
Vídeo 1. Teste inicial da movimentação
Vídeo 2. Movimentação mais precisa devido ao controle
Vídeo 3. Circuito da competição utilizando a movimentação mais precisa