UNIP – Universidade Paulista

Engenharia Mecatrônica 6/7º

Período

Atividades Práticas

Supervisionadas (APS)

1º semestre de 2017

1 - OBJETIVO

Construção de um robô seguidor de linha que deve ser ágil para superar terrenos

irregulares (redutores de velocidade), transpor caminhos onde a linha não pode ser

reconhecida, desviar de escombros (obstáculos) e subir montanhas (rampas). Essa

aplicação se faz necessária para ambientes inóspitos aos humanos.

2 - FORMAÇÃO DE GRUPOS

Os grupos deverão ser formados por no máximo 10 alunos. Um integrante de cada

grupo ficará responsável pela formação do grupo e postagem do trabalho no sistema

da universidade. Não serão permitidos grupos com integrantes de turmas diferentes.

3 - NORMAS DE CONSTRUÇÃO

A construção do sistema deverá contemplar os seguintes itens:

- Fluxograma de funcionamento

- Esquema elétrico composto por um circuito de força e circuito de comando

- Plataforma de desenvolvimento Arduino, PIC, Raspberry PI ou similares

- Chassi robô com motor e rodas

- Sensor de linha

3.1 - SEGUIDOR DE LINHAS

Quando o sensor estiver acima da fita isolante, por ela ser preta, não refletirá luz,

então com isso podemos afirmar que está sendo detectando a linha preta. Ao detectar

que o robô está saindo da linha, acionamos os motores de forma a nunca permitir que

saia da linha. Com essa montagem de emissor + receptor, estamos trabalhando com

uma lógica binária, ou reflete luz, ou não reflete, ou seja, ou o sensor está na parte

branca, ou o sensor está na linha preta.

3.2 - SENSOR DE PROXIMIDADE

Será necessário utilizar um sensor de proximidade de curta distância para detectar o

objeto, e quando o mesmo estiver próximo, o sistema deverá executar uma rotina

padrão de desvio do objeto, e posteriormente retornar a rota.

3.3 - SENSOR ULTRA-SÔNICO

É usado para medir distâncias. A distância do sensor de ultra-som comum de medição

é de cerca de 2 cm a 3-5m.

3.4 - SENSOR EMISSOR E RECEPTOR INFRAVERMELHO

As grandes vantagens do uso do infravermelho estão na sua imunidade à

interferências e possibilidade de ser transmitido e recebido com componentes comuns

de baixo custo e fácil utilização. Para usar o infravermelho na comunicação de dados

ou controle remoto precisamos de um sistema que produza esse tipo de radiação, um

circuito modulador, um circuito que receba essa radiação e um circuito que extraia do

sinal recebido a informação que ele transporta. Para que esse sistema funcione é

preciso observar diversos fatores que podem influir no seu desempenho.

Um deles é a própria iluminação ambiente normalmente muito mais potente do que o

infravermelho emitido pelo sistema. Além de saturarem os circuitos as fontes de luz

externa também podem ser causa de ruídos como no caso das lâmpadas

fluorescentes. Nos níveis de ruído podem chegar a 60 dB se as lâmpadas forem

alimentadas pela rede de 60 Hz.

3.5 - LEITOR DE COR

O módulo usa o sensor TCS230, que é composto por 64

fotodiodos. Desses 64 fotodiodos, 16 tem filtros para a cor

vermelha, 16 para a cor verde, 16 para a cor azul e 16 não

tem filtro algum. Distribuídos uniformemente sobre o

sensor, esses sensores captam a luminosidade, filtrando

as cores, e geram na saída um sinal de onda quadrada

com as informações sobre a intensidade das cores

vermelho (R = Red), verde (G = Green) e Azul (B = Blue).

Os pinos S0 e S1 são colocados em nível alto e então são alternados os estados dos

pinos S2 e S3, que determinam qual fotodiodo será ativado. Veja na tabela abaixo as

combinações que determinam o tipo de frequência de saída e também o padrão de

ativação dos fotodiodos.

4 - DIMENSÕES DO PERCURSO DE PROVA

O piso da pista será uma superfície branca lisa, sobre ele haverá linhas pretas para

guiarem o caminho do robô, detritos (obstáculos) podem danificar ou impedir o avanço

dos robôs, que simulam falhas no caminho (falhas nas linhas pretas).

É possível existir na pista de prova, pequenas imperfeições, saliências ou degraus

independente do tipo de material utilizado, é tarefa de cada robô lidar da melhor forma

possível com os problemas do mundo real.

4.1 - TRAJETO DA ARENA PROVA

As linhas existirão em toda a extensão da arena, e serão feitas utilizando fita isolante

convencional de cor preta. Serão dispostas no chão da área de percurso, podendo

existir uma ou mais rampas em um trajeto conhecido pelas equipes somente no dia.

Essas linhas representam uma passagem segura e conhecida, e que pode estar

obstruídas por obstáculos (redutores de velocidade, com diâmetro e comprimento

iguais a de um lápis). As linhas devem ficar distantes pelo menos 150mm das bordas

da área de percurso e quando existir rampa essas linhas devem estar centralizadas.

As linhas podem fazer curvas grandes, pequenas, curvas em 90°, retas, ziguezague,

círculos, entre outras formas, não podendo conter angulação menor do que 90°.

O robô deve seguir pelo caminho indicado, que pode indicar um caminho à direita ou à

esquerda. Caminhos diferentes daqueles indicados pela encruzilhada poderão levar a

lugar nenhum ou forçar que o robô fique em "looping" na arena. Entretanto, não será

considerada FALHA DE PROGRESSO. FALHA DE PROGRESSO será declarada

caso o robô perca a linha ou fique travado.

Exemplos de disposições da linha no ambiente. A trajetória das linhas não será

divulgada previamente em hipótese alguma. Assim, a capacidade do robô seguir um

caminho desconhecido faz parte do desafio.

5 - OBSTÁCULOS

Dentro da área de percurso podem existir obstáculos. Eles são barreiras

intransponíveis que forçam o robô a desviar, saindo do caminho traçado pela linha

preta durante alguns instantes. Ao desviar de um obstáculo, o robô deve retornar para

a linha logo em seguida ao obstáculo desviado para obter sucesso. Não será permitido

ao robô seguir por outra linha da arena nem a mesma linha caso ela já tenha mudado

de direção após o obstáculo. Caso o robô não consiga retornar à linha, será

considerada FALHA DE PROGRESSO, forçando o robô a reiniciar o seu percurso do

ponto de partida.

Caso haja uma rampa na mesma não haverá obstáculo (incluindo suas plataformas de

acesso e final). Os obstáculos possuem tamanhos mínimos e máximos e tem um peso

determinado fim de a impedir que os robôs o empurrem quando levemente tocados.

Se o robô empurrar ou deslocar algum obstáculo por mais de 1 cm, será considerada

FALHA DE PROGRESSO. O obstáculo volta para a posição correta após a FALHA DE

PROGRESSO.

Abaixo são apresentados os limites máximos e mínimos que um obstáculo pode ter.

Seu formato pode ser qualquer um, desde que não ultrapasse os limites.

DM 01: Dimensões do protótipo

Exemplos de obstáculos que podem ser usados são:

• Tijolos ou Pedras

• Caixa de Leite UHT cheia (areia, água, etc)

Os obstáculos, como precisam ser contornados, não podem ficar próximos das bordas

da arena. Eles só podem ser alocados na região interna, distante 30cm (+/- 2cm) de

qualquer borda da arena.

Além disso, os obstáculos só podem ser alocados em linhas pretas retas que tenham,

pelo menos, 10 cm (+/-1cm) de comprimento reto antes do obstáculo e 10 cm (+/- 1

cm) de comprimento depois do obstáculo.

6 - REDUTORES DE VELOCIDADE

Simulam terrenos sinuosos, poderão estar em posição transversal à fita, sendo roliços

com diâmetro aproximado de 10mm. Podem ser feitos de madeira roliça (tipo alça

roliça de cabide de madeira), lápis, ou outro material apropriado. Sua dimensão

transversal é de 150 a 200 mm e devem ser pintados ou cobertos de papel branco

(mesma cor do piso). Redutores podem ser alocados na rampa (incluindo as

plataformas). Quando existirem.

7 - MARCADOR DE PERCURSO

O marcador de percurso é um sinal que marca o ponto de inicio após um erro do robô.

Esse marcador pode ser feito de qualquer material como EVA, madeira ou plástico no

formato circular com 2 mm a 5 mm de espessura e 30 mm de diâmetro ou no formato

de seta. O marcador deverá ser da cor laranja.

No início da avaliação, a equipe poderá se achar necessário colocar dois marcadores

no percurso. Uma vez que o tempo começou a contar o(s) marcador(es) de percurso

não pode(m) ser alterado(s).

8 - OS ROBÔS

Devem ser autônomos (sem qualquer interferência humana) e devem ser iniciados

manualmente pelos operadores. O uso de controle remoto para controlar

manualmente os robôs não é permitido. Os robôs devem ser feitos, programados,

desenvolvidos e ajustados apenas pelos alunos. Soluções prontas de robôs completos

não serão permitidas. Os alunos precisam pesquisar, projetar e construir seus próprios

robôs, usando kits de robótica, placas e componentes eletrônicos, peças avulsas em

geral, microcontroladores, entre outros.

Antes da revelação da arena (desenho da pista) os robôs serão recolhidos, e ao iniciar

a avaliação, os robôs não poderão ser reprogramados pelas equipes.

9 - COMUNICAÇÃO COM O ROBÔ

Nenhuma comunicação (via rádio ou não) é permitida. Robôs que tenham aparatos

de comunicação via rádio on-board, independente de sua utilização ou não durante a

avaliação, serão imediatamente desqualificados. Destaca-se que nenhum tipo de

controle remoto é permitido.

10 - CONSTRUÇÃO DO ROBÔ

Qualquer kit de robótica disponível ou robô construído com hardware próprio podem

ser utilizados, desde que o robô atenda às especificações a seguir e que o design e

construção sejam primariamente e substancialmente fruto do trabalho dos alunos.

Qualquer robô ou componente eletrônico completo, comercialmente disponível, que se

enquadre na categoria de “seguidor de linha” será sumariamente desclassificado, caso

modificações significativas, tanto em hardware quanto em software, não tenham sido

realizadas pelos alunos. O robô pode ter qualquer tamanho. Não há limite de

sensores, motores, atuadores ou qualquer outro instrumento dentro do robô. Não são

aceitas reclamações sobre a arena por causa do tamanho do robô.

Os códigos dos robôs devem ser diferentes, bem como a estrutura e os componentes

da montagem dos robôs também devem ser diferentes. Caso sejam identificados

robôs (ou programas) que não foram construído pelos alunos, o trabalho será zerado.

Essa atividade visa estimular os estudantes a enfrentarem desafios na construção

de seus robôs. Os grupos devem construir robôs robustos, velozes e inteligentes que

permitam obter o maior número de pontos no menor tempo, enfrentando falhas no

caminho, obstáculos e terrenos acidentados.

A seguir, serão apresentados os detalhes sobre como se definem as pontuações

durante a execução da arena de robôs autônomos inteligentes.

11 - PONTUAÇÃO

Os robôs poderão receber a seguinte pontuação:

• 05 pontos por desviarem com sucesso de cada obstáculo bloqueando sua passagem

(ver seção obstáculos para verificar o que é considerado desviar com sucesso);

• 02 pontos por ultrapassar cada redutor de velocidade;

• 10 pontos por seguir o caminho indicado pela marcação sem intersecções;

• 02 pontos por vencerem adequadamente uma situação de “gap” na linha;

• Para cada marcador de percurso que for superado, a equipe receberá a seguinte

pontuação:

– 06 pontos na primeira tentativa

– 04 pontos na segunda tentativa

– 02 pontos na terceira tentativa

12 - CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO

ITEM NOTA

Trabalho escrito 3,0

Esquema elétrico 2,0

Código fonte 1,0

Design da montagem 1,0

Funcionamento 1,0

Pontuação na pista 2,0

13 - TRABALHO ESCRITO

O trabalho escrito deve seguir o guia de normatização ABNT da Universidade, que está no site: http://www3.unip.br/servicos/biblioteca/download/manual_de_normalizacao_abnt.pdf O trabalho também deve conter os seguintes itens:

a) Capa com os nomes, RA e turma dos integrantes; b) Objetivos; c) Desenvolvimento teórico do assunto com revisão bibliográfica; d) Materiais e cálculos utilizados; e) Desenho técnico da base da montagem, esquema elétrico e

código fonte comentado; f) Etapas de construção; g) Resultados dos testes preliminares; h) Planilha de custo do projeto; i) Conclusões; j) Referências bibliográficas.

14 - APRESENTAÇÃO DO TRABALHO ESCRITO

� NBR 14724: Informação e documentação: Trabalhos acadêmicos – Apresentação Os textos devem ser digitados no anverso das folhas, com exceção da folha de rosto cujo verso deve contar com a ficha catalográfica. Recomenda-se que os elementos textuais e pós-textuais sejam digitados no anverso e verso das folhas.

14.1 Formato

� Papel em branco, formato A4 (21 X 29,7cm).

14.2 FONTE

� Fonte (Arial ou Times New Roman) e tamanho 12 para todo trabalho. � Fonte (Arial ou Times New Roman) e tamanho 10 para citações com mais de

três linhas, notas de roda pé, paginação, legenda e fonte das ilustrações e das tabelas;

� Fonte (Arial ou Times New Roman) tamanha 12 para (TÍTULO) em maiúsculo e negrito;

� Fonte (Arial ou Times New Roman) tamanha 12 para (subtítulo) em minúsculo.

14.3 MARGEM

� Anverso: margem esquerda e superior de 3 cm, direita e inferior 2 cm; � Verso: margem direita e superior de 3 cm; esquerda e inferior 2 cm; � Recuo de primeira linha do parágrafo: 1,25 cm (1 Tab), a partir da margem

esquerda; � Recuo de parágrafo para citação com mais de três linhas: 4 cm da margem

esquerda;

� Alinhamento do texto: utilizar a opção “Justificado” do programa Word; Alinhamento de título e seções: utilizar a opção “Alinhar à Esquerda” do programa Word;

� Alinhamento de título sem indicação numérica (RESUMO, ABSTRACT, LISTAS, SUMÁRIO e REFERÊNCIAS): utilizar a opção “Centralizado” do programa Word.

14.4 ESPAÇAMENTO

� Espaço “Entrelinhas” do texto: 1,5 cm � O espaço simples é usado em: citações de mais de três linhas, notas de roda

pé, referências, resumos, legendas, ficha catalográfica; � Os títulos das seções e subtítulos devem começar no anverso na parte

superior da margem esquerda da folha e separados do texto por um espaço de 1,5 cm e os subtítulos também devem ser separados do texto por um espaço de 1,5 cm entrelinhas. Títulos que ocupem mais de uma linha, a partir da segunda linha devem ser posicionados abaixo da primeira letra da primeira palavra do título;

� As referências devem ser separadas entre si por um espaço simples em branco;

� A Natureza do trabalho, o objetivo, o nome da instituição a que é submetido e a área de concentração devem ser alinhados do meio da folha para a direita em espaço simples e fonte Arial ou Times New Roman tamanho 12, ver exemplo de “Folha de rosto”.

14.5 PAGINAÇÃO As folhas do trabalho devem ser contadas, sequencialmente, a partir da folha de rosto e numeradas a partir da Introdução. Os números devem ser escritos em algarismos arábicos e alinhados a 2 cm da margem direita e da margem superior. 15 - APRESENTAÇÃO Apresentação dos trabalhos 03/06/2017, Sábado a partir das 8h Bloco D, na UNIP Goiânia. 16 - POSTAGEM DO TRABALHO O trabalho escrito deverá ser postado no site: <trabalhosacademicos.unip.br/entrega>, até a data limite, estipulada pela coordenação do curso (a data será publicada pela coordenação no quadro de avisos da engenharia) . O arquivo postado no sistema é de inteira responsabilidade do grupo. Portanto, casos de arquivos corrompidos e alunos não vinculados ao trabalho escrito serão reprovados na avaliação. 17 - SEGURANÇA Todos os alunos envolvidos na construção do sistema de automação deverão utilizar os EPIs pertinentes a montagem e apresentação.

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS (APS) DA ENGENHARIA MECATRONICA 6º/7º PERÍODO.

FICHA DE AVALIAÇÃO ROBO SEGUIDOR DE LINHA

Nº RA NOME ASSINATURA 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO

ITEM NOTA

Trabalho escrito

Esquema elétrico

Código fonte

Design da montagem

Funcionamento

Pontuação na pista

PROFESSOR _____________________________________________________