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