Nós Robôs
Grupo de Robótica do Garoa
Nós Robôs foi o nome divertido sugerido pelo Tony para o grupo de robótica do garoa.
A intenção deste grupo é trazer para o garoa mais gente interessada em hardware e especificamente na construção e programação de unidades robóticas. Esta unidades podem ser desde simples robôs diferenciais até os objetos voadores e humanóides.
O grupo de robótica deverá ser uma entidade independente e sem ligação com qualquer associado do garoa especificamente. Para ajudar os iniciantes será fornecida uma oficina regular para montagem de um robô simples e depois disto os próprios participantes farão o apoio entre si para manter o grupo.
Para iniciar o grupo e incluir mais gente sem experiência, estou propondo a montagem de um robô simples para realizar uma competiçāo de seguidores de linha.
Quando:
Reuniões regulares todas as quartas feiras as 19:30 e sabados as 14:00 horas.
O participante do grupo de robótica poderá utilizar as instalações do garoa em qualquer dia ou horário com a presença de um sócio sem qualquer custo, ou optar por associar-se para receber a chave do laboratório.
A oficina de montagem de robô para iniciantes acontecerá na primeira quarta feira de cada mês a partir das 19:30 horas
Onde:
Na sede do Garoa Hacker Clube.
Público:
Qualquer pessoa a partir de 15 anos ou menor acompanhado por responsável.
Inscrições:
O grupo é aberto e não tem formalidades de inscrição.
O ROBÔ
O robô sugerido tem duas rodas movidas por pequenos motores eletricos de 6 volts e um pivot (em geral uma esfera de metal ou plastico) que permitem sua movimentação em todas as direções. Este tipo de robô é chamado de ROBÔ MÓVEL DIFERENCIAL. Para obter os dados sobre a luminosidade e assim poder seguir a linha utilizaremos emissores e receptores de infra vermelho (IR).
Parâmetros
Para participar da competição de robôs seguidores de linha do grupo "NÓS ROBÔS" cada pessoa, ou gupo, deverá montar seu próprio robô segundo as características abaixo:
- Robô autônomo montado para a competição "NÓS ROBÔS";
- Chassis livre;
- Tamanho máximo de 20 cm de diametro e 15 cm de altura;
- Sistema de Direção Diferencial (SDD);
- Microcontrolador ATMEGA328P-PU / ATMEGA168P-PU (placa arduino original, clone ou montada);
- Programação por meio da IDE do Arduino;
- Controle de motores com Ponte H L293DNE ou SN754410NE;
- Motores de 6 volts DC com máximo de 75 RPM;
- Alimentação com baterias ou pilhas;
- Sistema de detecção de refração com emissores e receptores de infra vermelho (IR).
Será feita mensalmente uma oficina para montagem dos robôs voltada para os iniciantes, os participantes poderão formar grupos (times) para a montagem e participação na competição. Aqueles que não tem experiência com o sistema arduino deverão participar da oficina "Arduino 100 Noção" para aprender os princípios básicos e assim estarem aptos a montar sua placa arduino na protoboardo para uso no robô.
A competição será interna e aberta somente para aqueles que frequentarem o garoa e fizerem parte do grupo "NÓS ROBÔS".
O Garoa hacker Clube pode disponibilizar até 10 kits para montagem dos robôs, porém os participantes ou times que desejarem poderão comprar os itens e assim dispor de seus robôs para levar para casa.
Detalhamento do robô e montagem
Devido a facilidade de montagem e programação o robô com direção diferencial é o mais indicado para os iniciantes.
Existem cinco partes básicas que são necessárias para a montagem do robô:
- Alimentação Eletrica
- Microcontrolador e Sistema de programaçã
- Controle dos Motores
- Sistema de Sensores
- Programação do Microcontrolador
Alimentação Eletrica
A alimentação de eletricidade para o sistema pode ser feita de duas formas:
- Alimentação única para o microcontrolador e motores
- Alimentação separada para o microcontrolador e motores
Em um robô que utiliza a mesma voltagem ou voltagens similares para alimentação do microcontrolador e dos motores poderemos utilizar a primeira opção contanto que alguns cuidados sejam tomados para evitar problemas com picos de carga durante a operação do sistema.
O microcontrolador ATMEGA328 pode ser alimentado com uma corrente de 5 volts e portanto pode utilizar 4 pilhas AA com um total de 6 volts, como os motores também utilizam esta voltagem, basta inserir no sistema um regulador de voltagem como o LM7805 ou similar para para garantir uma voltagem de 5 volts para alimentação do microcontrolador.
No caso da utilização de uma placa arduino original os reguladores de voltagem já estão instalados.
Microcontrolador e Sistema de programação
Aqueles que utilizarem uma placa arduino original já terão o sistema de microcontrolador e programação disponíveis por já existirem na placa padrão.
Os participantes que optarem por montar uma placa na protoboard ou soldada para uso no robô terão que utilizar um cabo padrão FTDI para comunicação serial entre o microcontrolador e a porta USB do computador.
Na oficina "NÓS ROBÔS" todo o processo de montagem para uso destes cabos será explicado, o Garoa Hacker Clube dispõe desdes cabos para uso no laboratório.
Controle dos Motores
Para controlar os motores o sentido de rotação dos motores e assim controlar a movimentação do robô, é utilizado um chip especializado que tem por característica permitir o controle da inversão das polaridades eletricas no momento desejado e por meio do microcontrolador.
Existem no mercado diversos modelos de chips chamados PONTE H, para nossa finalidade utilizaremos os mais comuns e facilmente disponíveis no mercado:
L293D - http://www.farnellnewark.com.br/cicontrolquad4536v16pdip,product,06F9523,4599140.aspx
SN754410NE - http://www.farnellnewark.com.br/cianaldriverhalfhquad16p,product,08F8145,4599140.aspx
Para entender melhor o uso e montagem destes chips acesse a documentação abaixo:
O que é uma ponte H ?: http://lusorobotica.com/index.php/topic,262.0.html
Como usar o L293D com arduino: http://luckylarry.co.uk/arduino-projects/control-a-dc-motor-with-arduino-and-l293d-chip/
Durante a oficina "NÓS ROBÔS" será explicado como montar e utilizar estes materiais.
Sistema de Sensores
Em uma competição de seguidores de linha, os robôs são colocados em uma pista com fundo branco e desenhada com uma faixa preta irregular. Os robôs devem conseguir seguir esta faixa preta e perfazer o percurso do início ao fim.
Para identificar aonde está a cor branca e aonde está a cor preta, são utilizados sensores que emitem raios infravermelhos, estes raios são absorvidos pela cor preta e refletidos pela cor branca. Desta forma,pode-se utilizar emissores e receptores de infra-vermelho para avaliar se o robô estão seguindo a faixa preta corretamente.
Estes emissores e receptores enviam ao microcontrolador variações de tensão elétrica de acordo com o nível de raios infra-vermelho absorvidos ou refletidos. Os emissores e receptores de infra-vermelho podem ser encontrados facilmente no mercado ou mesmo retirados de controles remotos usados e outros aparelhos que são controlados por eles.
Segue uma ilustração somente para referência:
Durante a oficina "NÓS ROBÔS" vamos montar este sistema de sensores simples para uso em nosso robô.
Programação do Microcontrolador
A programação do microcontrolador é a parte mais complexa e divertida de toda a experiência de se montar um robô.
Depende desta programação o sucesso ou falha na competição e com toda a certeza os participantes passarão semanas testando e afinando a programação de seus seus robôs.
Pode-se pensar que uma simples relação entre o recebimento de um sinal de reflexão de luz e a correlata ação do robô para corrigir sua trajetória baseada nesta relação vai ser suficiente para resolver o problema, mas existem muitos fatores que devem ser levados em consideração e o código de um robô seguidor de linha pode ser bastante complexo.
Vou tentar, durante as oficinas, indicar as melhores práticas para realizar esta programação. Porém este é o maior desafio e deverá ser vencido por cada um individualmente.
Até mesmo algorítmos de PID ( proporcional integral diferencial) podem ser usados para corrigir os erros do robô dinamicamente.
Neste link existe um documento bem detalhado a respeito:
http://www.mediafire.com/?9w31evdf95lj39k
O Projeto
O SDD é talvez o sistema de direção mais simples para um robô autônomo terrestre. Ele consiste em duas rodas montadas num eixo comum e controladas por motores independentes, um para cada roda. No SDD, para que cada roda tenha o movimento de rolar, é necessário que o robô gire em torno de um ponto (ICC) que necessariamente está na direção do eixo comum às duas rodas. Variando a velocidade relativa das duas rodas, o ponto de giro pode ser alterado, correspondendo a trajetórias diferentes. Em cada instante, o ponto de giro do robô tem a propriedade de que a roda esquerda e a roda direita seguem caminhos que se movem em torno de ICC à mesma velocidade angular w.
creditos: http://www.robotica.eng.br/Cinematica.htm referência: http://en.wikipedia.org/wiki/Differential_wheeled_robot
O Projeto
Esquema da montagem deste sistema para referência (baseado no kit MicroCamp Inex):
ARQUIVO PARA IMPRESSÃO: Media:esquemarobogaroa.gif
