Programa de Educação Tutorial Universidade Federal do Espírito Santo Departamento de Informática...

Programa de Educação Tutorial

Universidade Federal do Espírito Santo

Departamento de Informática

1º Time de Futebol de Robôs Capixaba

Clebson Joel Mendes de Oliveiracjmo208@inf.ufes.br

AgendaBreve histórico do projeto

Sistema atual

Metas do projeto

Breve histórico2005: o projeto surgiu da ideia de um bolsista do grupo PET-EngComp após descobrir a existência de tal modalidade; 2006: o grupo fez um estudo de viabilidade do projeto para decidir se havia condições de desenvolver e custear o mesmo;2006: mesmo sabendo que não haveria condições de custeio do projeto o grupo decidiu começar a estudar o assunto e desenvolver o que fosse possível;2006: a Profª. Drª. Raquel Frizera Vassallo do departamento de Engenharia Elétrica oficializou a orientação do projeto; 2007: foi desenvolvida a primeira versão do sistema de visão e foram desenvolvidos os primeiros testes de controle sobre um robô diferencial, porém fora das especificações da categoria IEEE Very Small Soccer;2007: o Profº. Humberto Ferasoli da UNESP-Bauru fez a doação de estruturas mecânicas do robô feitas em resina;2008: o sistema de visão foi aprimorado, foi desenvolvido uma camada de estratégia e o grupo participou do primeiro campeonato na CBR;2009: foi desenvolvida uma nova camada de estratégia e está sendo desenvolvido o projeto mecânico do robô;

Sistema Atual

Sistema AtualCamada de visão:

Câmera:

Taxa de frame máxima 60 fpsResolução máxima da imagem à 60 fps: 640x480Interface com PC: firewire IEEE 1934a

Características principais:

Segmentação de cor: objetiva identificar na imagem todos os objetos de interesse. No caso do futebol, tanto os robôs do nosso time quanto os do time adversário.Rastreamento de objetos (tracking): uma vez identificados os objetos de interesse é necessário localizá-los a cada novo quadro (frame).

Sistema AtualCamada de Estratégia:

Uso de zonas no campo para determinar o comportamento do time;

Para decidir o comportamento do time é utilizada uma função que leva em conta, além das zonas do campo, a probabilidade que o time tem de alcançar os objetivos;

Como o novo projeto do robô ainda não está pronto a estratégia foi toda desenvolvida utilizando um simulador de futebol de robôs;

Chaveamento da Posição

Função que defini o comportamento do time de acordo com a situação do jogo.Leva em consideração:

Posição da Bola;Velocidade da Bola;Velocidade dos Robôs;Orientação da Bola;

Chaveamento da Posição

Primeiro é levado em consideração a posição atual da bola, se ela estiver na área de defesa, então o time é posicionado em postura defensiva, caso contrário é posicionado em postura ofensiva.Outras situações:

Bola indo em direção ao campo de defesa com velocidade elevada;Bola indo em direção ao gol com velocidade elevada;

Consideração: velocidade elevada significa que a velocidade da bola é 80% maior qua a velocidade do robô mais rápido.

Posicionamento do Goleiro

• O principal parâmetro para o posicionamento do goleiro é a posição da bola.

• Basicamente, o goleiro se posiciona na bissetriz do ângulo formado entre a bola e as duas traves.

• É definido uma área na qual o goleiro tem a ação de sair na bola.

Sistema de DefesaIdeia principal: manter um jogador na sobra enquanto o outro tenta retomar a posse de bola.

Durante o jogo há momentos em que o time adversário está atacando, para recuperar a posse da bola, foi necessário então criar uma estratégia de defesa.

Diferenciamos o jogador mais rápido para a bola do que não é. Então o mais rápido vai tentar recuperar a posse de bola, o segundo jogador permanece recuado de maneira a conseguir pegar a bola caso ela resvale.

Sistema de DefesaA posição do jogador de sobra é calculada da seguinte forma:

- É feito um circulo centrado no goleiro. - Uma reta é traçada entre os dois pontos: posição do goleiro e da bola.- A interseção do círculo com a reta gera dois pontos.- O ponto mais próximo da bola é escolhido.- O jogador é então mandado para esse ponto.

Sistema de DefesaPosicionamento do segundo jogador

Sistema de DefesaTambém dividimos o campo em áreas conforme a figura

Sistema de DefesaPara cada área em que a bola se encontra o segundo jogador se posiciona a uma distância específica da bola.

Essa distância é dada pelo raio do círculo, ficando maior com a distancia a bola ao gol.

Com essa estratégia o jogador se movimenta sempre em cima de um arco definido pelo circulo e ajuda o goleiro, já que serve de obstáculo entre a bola e o gol.

Sistema de Ataque• Considerando o campo do simulador com dimensões

150x130 e com o referencial no centro do campo.

Sistema de Ataque• Quando a componente y da posição da bola for maior

que 30, o jogador 2 do time irá se posicionar em relação ao jogador 1 (considerando o jogador 1 como o jogador que vai atrás da bola).

• A componente y da posição do jogador 2 será igual a componente y da posição do jogador 1 decrescido de 20 (y2 = y1 – 20).

• A componente x da posição do jogador 2 dependerá de qual zona o jogador 1 se encontrará.

Sistema de Ataque• Zona 1– Quando a componente x da posição do jogador 1

for tal que |x1| >= 40, o módulo da componente x da posição do jogador 2 será igual a 40.

• Zona 2– Quando a componente x da posição do jogador 1

for tal que 15 <= |x1| <= 40, o valor da componente x da posição do jogador 2 será igual a -x1, fazendo com que se pareça um espelho.

• Zona 3– Quando a componente x da posição do jogador 1

for tal que |x1| <= 15, o módulo da componente x da posição do jogador 2 será igual a 15.

Sistema de Ataque

Sistema de AtaqueQuando está na ofensiva, o robô tenta chutar a bola

para o gol, primeiramente entrando na área amarela, para então ir em direção à bola.

Sistema de Ataque

Sistema de Ataque

Sistema de Ataque

Sistema de Ataque

Sistema AtualCamada de Controle (PC):

Controlador básico: controlador estabilizante de posição;

Controlador desenvolvido: controlador estabilizante de posição e orientação;

Configuração do módulo de RF (Xbee): o transmissor trabalha enviando o pacote de informação em modo broadcast;

Camada de Controle (Embarcado)

Motores acionados via PWM;

O receptor recebe o pacote sem verificara origem e cada robô lê a sua parte da mensagem;

Sistema AtualHardware:

Placa de circuito impresso: circuito de controle dos motores integrado com o módulo de comunicação

Microcontrolador: MSP430F1611

Uso de acopladores ópticos

Estrutura feita de resina (polímero)

Motores: sem caixa de redução

Metas do ProjetoTornar o projeto um caminho para incluir os alunos participantes do projeto, ainda graduandos, no campo da pesquisa científica e usar o sistema desenvolvido para aplicar as idéias desenvolvidas pelos alunos;

Fortalecer a vertente de ensino do projeto através da inclusão de alunos de outras engenharias;

Aplicar os conhecimentos adquiridos para desenvolver projetos de ensino inovadores, inicialmente para os calouros de Engenharia de Computação;

Conseguir uma verba “permanente” e dedicada somente à esse projeto.

Bibliografia

• Dunked and Jenkin, Gregory and Michael, Computational principles of mobile robotics

• Oliveira, Dalfior and Vassalo; Clebson, Júlio and Raquel; Vision and Control Layers of UFES_Hard_Soccer Team; TDP for LARC 2008

Perguntas?

Fim