Projeto de Robô de Resgate para modalidade Rescue B, CBR 2013
GABRIELA YIN CHEN, MARCELO CHRISTHIAM GOMES ABRANTES, OTALICIO SARAIVA MAIA NETO, PHELIPE AUGUSTO NAVES MÜLLER, VICTOR FERNANDO DE CASTRO RUIZ Laboratório de Robótica Comphaus São Paulo, SP, República Federativa do Brasil E-mails:
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Abstract – This Team Description Paper has the purpose to show the process, including programming, construction and characteristics, of making the project Wall-e 2.0, which has been applied to the Rescue B category of the Brazilian Robotics Competition 2013. Our aim in this competition is to improve mechanical concepts, computing, electronic and promoting robotics. Keywords – robotics, rescue, programming, NXT. Resumo – Este Team Description Paper tem como finalidade mostrar o processo, incluindo programação, construção e características, de criação do projeto Wall-e 2.0, que participará da categoria Rescue B na Competição Brasileira de Robótica 2013. A equipe tem como objetivo nesta competição de aprimorar conceitos de mecânica, computação, eletrônica e de promover a robótica. Palavras-chave - robótica, resgate, programação, NXT.
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sensores de ultrassom.Para percorrer o caminho foi utilizado um sensor de bússola, que permite uma localização em norte, sul, leste e oeste.
Introdução
Este projeto descreve a tecnologia utilizada pela equipe Night Shield, que participará da modalidade Rescue B da Competição Brasileira de Robótica 2013. Este ano será a primeira participação da equipe na competição. Para descrever o robô e sua tecnologia, utilizaremos os seguintes tópicos:
A nossa equipe é um time que utiliza um robô de pequeno tamanho, baseando-se nas medidas da arena de competição.
A construção do robô foi feita da seguinte forma: Três motores (Dois na parte dianteira e um na parte traseira), colocados formando um ângulo agudo entre a frente e a parte de trás. No motor de trás será adicionada uma roda omni, permitindo a movimentação do robô para direita e esquerda, diminuindo o atrito com o solo.
O robô possui um micro-controlador que se comunica com os componentes robóticos (sensores e motores), no qual fica armazenado toda a programação.
O sistema utilizado para fazer o robô andar sem esbarrar nas paredes é o de
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A Lógica
O robô possui um Microcontrolador NXT de 32 bits tem um display matricial grande, 4 portas de entrada e 3 de saída, 1 multiplexer e links de comunicação Bluetooth e USB.[2] O microcontrolador armazena as informações enviadas pelos sensores e realiza os movimentos de acordo com o que foi pedido na programação. Dessa forma o robô de forma autônoma interpreta a presença das vitimas e através de um som ou de uma luz indica que a encontrou. Sua programação é feita em NXC que é uma linguagem de programação inventada por John Hansen que foi especialmente designada para os robôs Lego. Para a programação em NXC é utilizado um programa chamado Bricx Command Center (BricxCC – Centro de Comando Bricx). Esse sistema o ajuda a escrever seus programas, fazer o download deles para o robô, começá-los e pará-los, navegar pela memória flash do NXT, converter arquivos de som para usar com os blocos e muito mais. BricxXCC funciona quase como um editor de texto, porém com algumas funções extras.[1]
O rumo magnético é calculado com a aproximação de 1 ° e devolvido como um número entre 0 e 359. O sensor de bússola magnética NXT atualiza o título de 100 vezes por segundo. O sensor opera em dois modos, o modo de leitura e para calibrar. No modo de leitura, a direcção actual é calculada e volta cada vez que o programa NXT executa um comando de leitura. No modo de calibrar a bússola pode ser calibrada para compensar anomalias geradas externamente do campo magnético, tais como aqueles que envolvem os motores e baterias, mantendo assim a precisão máxima.[3]
Figura 1: Microcontrolador NXT
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Estratégia
O nosso robô possui: dois sensores de ultra-som (um do lado direito e outro na frente), dois sensores de presença (um do lado esquerdo e outro do lado direito), dois sensores de cor (um em baixo e outro do lado direito) e um sensor de bússula. Nossa programação sempre prioriza o caminho que está a direita, identificando com um sensor de ultra-som que fica do mesmo lado. Se houver uma entrada para a esquerda ele identificará com o sensor de ultra-som da frente e com o da direita, o sensor de ultra-som da frente também é utilizado para a identificação da rampa . O sensor Hitechnic Compass está sendo utilizado para efetuar curvas e para o mapeamento do pecurso. O sensor de cor inferior está sendo utilizado para a identificação de áreas pretas (black square), as quais o robô não pode atravessar. O sensor de cor do lado direito é utilizado pra mostrar se houve a identificação de uma vítima (o robô acende uma luz durante dois segundos quando a identifica). O sensor de presença do lado esquerdo está sendo utilizado para a identificação das vítimas do lado esquerdo, e o sensor de presença do lado direito para as vítimas do lado direito. O nosso robô deve percorrer o labirinto, identificar a vítimas e voltar para o início através do mapeamento.
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Sensores
3.1 - Sensor Bússola O sensor bússola é uma bússola digital que mede o campo magnético da Terra e gera um valor que representa o rumo atual.
Figura 2: Sensor de Bússola
3.2 - Sensor Ultra-Som O sensor de ultra-som ajuda a seus robôs julgar distâncias e "ver" onde os objetos estão. O sensor de ultra-som é capaz de detectar um objeto e medir a sua proximidade em polegadas ou centímetros.[4]
Figura 3: Sensor de Ultra-Som
3.3 - Sensor de Presença O sensor de presença é semelhante aos sensores utilizados em luzes de segurança que se acendem quando as pessoas ou animais se movem em frente deles. O valor do sensor reflete uma mudança na radiação infravermelha recebida dentro do campo de visão.[5] Figura 4: Sensor de Presença
frente como as rodas normais, mas para o lado de slides com quase nenhum atrito (sem derrapar nas curvas). São usadas essas rodas para fazer o robô virar suavemente.[6]
3.4 - Sensor de Cor O sensor de cor, ilustrado na figura 5, ajuda robô a diferenciar áreas de diferente cores. Ele permite o robô distinguir diferentes cores através da emissão e da recepção das cores vemelho, verde e azul (RGB), além de poder identificar a intensidade da luminosidade em uma sala. O sensor de cor está sendo utilizado pra identificar áreas pretas no percurso, as quais o robô não pode atravessar.
Figura 7: Roda Omni
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Estrutura
Os robôs foram criados a princípio no computador através do programa Lego Digital Designer, depois foram pegas as peças do kit LEGO MINDSTORM NXT 2.0 e montada sua estrutura. As rodas omni não fazem parte do kit da Lego.
Figura 5: Sensor de Cor 5
Motores
O Motor Servo tem um sensor embutido que mede a velocidade de rotação (passos) e a distância. Vários motores podem ser alinhadas para conduzir à mesma velocidade.
Figura 6: Sensor de Rotação
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Rodas
Rodas omni-direcionais conseguem rolar para a
6.1 - Reconhecimento da Vítima Para fazer o reconhecimento da vítima foi colocado um sensor de presença a mais ou menos 7 cm do solo. Este sensor detecta a presença e envia essas informações ao controlador, que fica responsável por indicar ao público o reconhecimento da vítima, através de uma luz ou um som. 6.2 - O percurso Para realizar o percurso foi utilizado sensores de ultrassom para detectar as paredes de forma que o robô sempre se mantenha a uma certa distância possibilitando sua passagem pelos caminhos. Foram colocadas rodas omnidirecionais para possibilitar uma melhor realização da curva diminuindo o atrito do motor traseiro com o solo. 6.3 - Rampa Foram escolhidos pneus com uma altura grande para possibilitar uma melhor entrada na rampa. O motor traseiro também funciona para o auxilio da subida, na rampa. 6.4 - Localização Para obter um melhor resultado de retorno ao ponto inicial, foi utilizado um sensor de bússola.
8 Considerações Finais O resgate de robôs, é uma ótima alternativa para resgates difíceis e perigosos, utilizando um resgate inteligente, eficiente e com uma alta tecnologia produzida pelos adultos do futuro.
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Referências Bibliográficas
Programa NXC [1]http://nera.sr.ifes.edu.br/wpcontent/uploads/2012/01/ProgramandoRob%C3%B4s-Lego-NXT-com-NXC1.pdf Microcontrolador NXT [2]http://www.mecatronicaatual.com.br/educacao/ 886-conhea-o-lego-mindstormsnxt?showall=&limitstart= Sensores, Motores e Rodas [3]http://www.hitechnic.com/cgibin/commerce.cgi?preadd=action&key=NMC1034 [4]http://mindstorms.lego.com/enus/products/9844.aspx#9846 [5]http://www.hitechnic.com/cgibin/commerce.cgi?preadd=action&key=NIS1070 [6]http://www.vexrobotics.com/vex/products /accessories/motion/276-2165.html
