Melhor robô do mundo no Rescue B!

Escrevi (bastante aqui, aqui e aqui) sobre o tal robô para o RescueB no méxico, mas este post é especial pois conquistamos o primeiro prêmio na apresentação do projeto e construção do robô usado na categoria Resgate B da RoboCup Junior 2012, realizada de 18 a 24 de junho na Cidade do México!

Fiz um vídeo com algumas fotos e filmes do robô em ação. Espero que gostem!

No total, 19 equipes de diversos países (como Japão, Alemanha, Itália, Suécia, Irã, entre outros) participaram desta mesma categoria. Além do prêmio de melhor robô do mundo, a Emerotecos também obteve o quarto lugar na competição individual de equipes do Resgate B e o terceiro lugar na competição de supertimes na mesma categoria, competindo junto com a equipe da Eslovênia. Na prova de supertimes, duas equipes se unem (escolhidas por sorteio) para programarem seus robôs realizarem a tarefa de resgate de forma cooperativa.

Nossa equipe com a da Eslovênia recebendo o troféu de terceiro lugar na competição de supertimes.

A Equipe Emerotecos é uma formada pelos alunos do IFES André Oliveira, Gabriel Guimarães, Ivan Seidel (eu) e Matheus Canejo da Cunha, todos alunos do ensino médio integrado a cursos técnicos do Campus Vitória (dois são do curso de Mecânica e dois são de Eletrotécnica). A equipe está vinculada ao NERA - Núcleo de Estudos em Robótica e Automação, e é orientada pelos professores Hudson Cassio Oliveira (da coord. de Mecânica do Campus Vitória) e Felipe Nascimento Martins (coord. de Engenharia de Controle e Automação do Campus Serra).

Após a competição, os participamos do Workshop de Robótica Educacional, parte do Simpósio da Robocup, onde apresentaram o trabalho Design and Implementation of an Android-Based Omnidirectional Robot for the RoboCup Junior Rescue B Competition, que trata do desenvolvimento de seu robô (veja aqui o programa do simpósio). Felipe nosso técnico, também teve a oportunidade de apresentar um trabalho no mesmo simpósio, falando sobre as atividades de robótica educacional desenvolvidas pelo NERA.

Gostariamos de agradecer às instituições e às pessoas que proporcionaram nossa viagem para participar da RoboCup 2012! Em especial, agradecemos às empresas Nova Didacta, Use Móveis, Proesi, Copy Express, Productiva-Hailtools, InTechno e Qualidata. Agradecimentos especiais aos professores Ricardo Paiva e Tadeu Pissinati, do IFES, por seu esforço em sempre ajudar a equipe, e à professora Carmen Faria, da UFES, por sempre nos incentivar e motivar. Também agradecemos aos demais professores do IFES e a todos os amigos e companheiros de competição pelo apoio, companhia e amizade!

Mais informações estão disponíveis aqui:

Nosso Robos

Emerotecos.com

Longa viagem, grandes avanços

Neste sábado iniciamos nossa “jornada” rumo ao México, para participar do campeonato mundial de robótica junto com várias outras equipes do mundo na RoboCup 2012.

Postei anteriormente sobre a mecânica do robô, e seguido de uma explicação sobre a eletrônica. Agora entra a parte da programação, que não escrevi ainda pois não tinhamos muitas coisas concretas.

A viagem

De Vitória - ES para o Rio, para Lima (Peru) e finalmente, México! No total darão 26h de viagem, e foram as horas em que mais trabalhamos!

O evento começará terça feira e terminará domingo, dando um tempo a mais para aparar as pontas do robô (e dar muitos nós também!)

O Programa

Viramos a noite no Rio, programando a parte lógica e até mesmo mecanica do robô, mas focamos bastante no software, que irá rodar no Android.

Como já expliquei aqui, escolhemos o uso do android pois é leve, hiper rápido, possui uma tela com resolução maior que minha TV, e é touch screen. Fazer logs, visualizar sensores, modificar configurações, é tudo mais rapido quando se pode acessar qualquer configuração com 2 toques! (e haja configuração...)

O código do android é feito em Java, e até agora, temos 32 Classes criadas, totalizando 13 mil linhas de código. Sim, tudo escrito do zero...

Os Algoritmos

De forma geral vou tentar explicar para vocês oque fizemos na parte de programação no robô. Qualquer duvida ou dicas são sempre bem vindas!

Alinhamentos

Se manter no meio do labirinto parece fácil... Mas não é bem assim!

Se manter, no meio do labirinto é uma questão de pequenos ajustes na direção do robo, e na posição ao longo do percurso. Imagine você girando de olhos fechados 30 vezes, depois como saberá onde estava a “frente”?

Justamente por isso, a mecanica do robô permite que ele faça varias medidas de distâncias mesmo estando parado, graças a “cabeça giratória”, que suporta nossos sensores de infravermelho de distância, podemos efetuar qualquer medida com precisão de 1 grau em torno do robô.

Imagine, depois, você transformar isso de cordenadas polares (angulos e distancias), para pontos em um plano cartesiano? Fica exatamente assim:

Quando chegamos em qualquer “célula” (quadrado do labirinto), temos que ajeitar o robô nele, para que esse “errinho” não se integre, e fique absurdo no futuro.

Se ajeitar na posição x, y, e o angulo do robô é o ideal, e por isso desenvolvemos um algoritmo que ache o erro angular do robô com apenas 2 medidas de cada possivel parede ao seu lado!

O que vou falar para vocês, foi o resultado de vários testes de algoritmos, dentre eles: achar a menor distância; calcular a tendencia do angulo da linha; e o que escolhemos: transformar de cordenadas Polares, para coordenadas cartesianas, e descobrir o angulo da linha baseado no deltaX e deltaY.

Ele transforma 2 medidas, com angulos de 20, e -20 graus, em uma “linha” no plano cartesiano, e descobre seu angulo em relação à 90 graus. Isso explica um pouco do como funciona:

De acordo com o “erro” angular do robô, essa linha tende para um lado ou para o outro do robô. A “ajeitadinha”, ocorre até duas vezes dependendo do quanto errado o robô está, já que pode haver falhas na leitura do sensor.

Depois que achado o angulo perpendicular a parede, é facil se acertar nos eixos X e Y. Sabemos que cada modulo do labirindo mede 30cm. os sensores medem de 0 até 80cm. Se subtrairmos os sensores opostos, e vermos o resto da divisão por 30, teremos exatamente o erro naquele eixo. Explicando melhor:

Olhe para sua esquerda, e meça a distancia até a parede. Olhe para sua direita e meça a distancia até a parede. Subtraia as duas distâncias e você achará o quanto esta “fora” do meio... Ver o resto da divisão, é apenas para se não houver uma parece ao lado e sim 30 cm depois, oque atrapalharia se não colocassemos o resto.

Mapeamento

Depois que se achamos o nosso erro e se ajeitamos, é hora de mapear!

O mapeamento do robô consegue se preciso o suficiente para ler um quadrado de 3x3 estando no centro dele.

Descobrir se existe uma parede no labirinto parece facil, mas na verdade são series de calculos de angulos (para mirar na parede certa), e probabilidades...

Probabilidades? Sim! Nenhuma parede nós guardamos como um valor Verdadeiro ou falso...

Usamos probabilidades, pois não é 100% de certeza, que o oque o robô esta vendo, é realmente o que esta lá... Por pequenos erros de imprecisão, ele pode muito bem mirar em outra parede, ou até mesmo fazer uma leitura errada do sensor de distância.

Usando probabilidade podemos dar “pesos” para as medidas que fazemos. As paredes mais próximas tem pesos maiores que as mais distântes, e por isso, ver uma parede de perto, importa mais que ve-la de longe!

Cada parede possui uma probabilidade de existencia. Todas iniciam em 0.5 (0% de certeza se existe ou não), 1.0 significa que temopos 100% de certeza de existencia, e 0.0 significa 100% de certeza de sua inexistencia. Assim, levamos em consideração também, a leitura de não haver parede, aumentando a probabilidade dela não existir.

Funcionou perfeitamente! fizemos vários testes, e se mostrou muito mais eficaz que usar um simples verdadeiro/falso.

Trajetos

Cada vez que o robô se ajeita, ele calcula usando um algoritmo de pesquisa por largura, para todas as celulas não visitadas, qual a célula em que ele consegue chegar em menos movimentos.

Executa o primeiro movimento desta “lista” de movimentos e em seguida volta a se ajeitar, e repetir o mesmo processo.

Isso resulta em algo muito legal: Ele muda a próxima célula, e o mapa cada vez que anda! Então não conseguimos saber exatamente oque ele irá fazer na proxima vez!

Vitmas

De fato, “achar” vitmas no labirinto é o que realmente vale pontos, mas é  a parte mais “facil”. Achar vitmas basta verificar se existe algo quente com os sensores infravermelhos de temperatura ao redor do robo em cada bloco que anda. Se sim, pisque um Led... Simples assim.

O que falta para terminar?

Muita coisa! Ainda não terminamos o robô, e como disse, noites foram, e serão viradas por isso.

Mesmo assim, com os resultados que vimos até agora, estamos confiantes de que dê certo! O robô esta bem inovador e bem robusto. Provavelmente com algumas modificações, será o robô do RescueB.

Soldar o sensor de luz, fazer os cabos do sensor de temperatura, concertar o PID dos motores, implementar a identificação da vitma e da rampa, adicionar algumas redundâncias e testar são coisas que ainda faltam fazer...

Rescue B: Mecânica e Hardware

Postei anteriormente sobre o robô que estamos montando para participar do campeonato RescueB no México agora em Junho.

Daquele momento até agora ocorreram pequenas mudanças, e grandes avanços. Já estamos com todas as peças do robô em mãos, só falta literalmente colocar a mão na massa!

Mecânica

Cortamos a primeira "Versão" do robô em acrílico para ver todos os detalhes que passaram no projeto, e poder acertar tudo para uma segunda versão quase perfeita. Ainda semana que vêm cortaremos o robô novamente e teremos ele finalmente finalizado!

Tivemos que esperar um pouco mais para esta segunda verção pois tínhamos esquecido de um detalhe muito importante no robô: Como existem áreas pintadas de preto no labirinto que indicam "Não passe", precisaríamos de um sensor de luz abaixo do robô para fazer essa leitura, e até aquele momento, não sabíamos nem qual sensor usar, se seria um sensor infra vermelho, LDR ou uma câmera. Optamos pelo LDR pois funciona muito bem para distancias maiores que 5mm, já que a rampa poderia encostar no sensor na hora da chegada no topo.

Eletrônica

No post passado não expliquei muito detalhadamente como funciona a varredura dos sensores, nem onde esta cada sensor no robô, então vou aproveitar para passar o máximo que puder de nossas idéias que estão presentes no robô.

Como já falei, removemos o NXT por ser grande e muito pesado. No lugar colocamos um celular Android 2.4Ghz, com tela de toque, facilitando configurações, visualização de sensores, e até mesmo registro de informações (Log) de erros e ações para debugar.

É no Android, que instalamos um Aplicativo desenvolvido especialmente para o campeonato, e que terá toda lógica do robô, desde leitura de sensores, até locomoção através do labirinto. Por ser rápido (2.4Ghz) nos permite usar algoritmos mais sofisticados como SLAM, e aumentar a precisão de todos os sensores com filtros de Kalman rodando quase que na velocidade da Luz.

O celular Android comunica-se por USB com uma Placa de Interface, que não tem lógica nenhuma de programação, e só serve para fazer o "intercâmbio" de dados entre os sensores, e o Android. Bem como enviar as ações para a outra placa que faz o controle da velocidade dos motores. Os sensores plugados na Interface são vários, como: Temperatura, Distância, Luz, Botão de Stop. Além de um servo motor que falarei no final.

A placa "motora", é conectada na Interface por I2C, e faz todo o trabalho braçal de manter a velocidade em cada um dos quatro motores constante, mesmo em situações extremas, como descida da rampa, ou subida. Ela utiliza algoritmo PID separadamente em cada um dos 4 motores.

Sensores e Motores

Um dos grandes desafios de ter um robô autônomo, que precisa estimar sua posição e "montar" um mundo virtual do que esta captando com seus sensores, é que não funciona com apenas uma leitura de distancia. Robôs de competições mais avançadas, utilizam sensores de varredura laser para fazer isso, mas como não temos 15 mil reais sobrando (se vocês tiverem, aceitamos doações), tivemos que desenvolver nosso próprio  "varredor" a infra vermelho...

Basicamente, colocamos todos os sensores em cima de um servo motor, que consegue girar até 180 graus sem problemas. Nesta base giratória de sensores que fica em cima do servo, estão: 4 sensores de infra vermelho de distância, dois sensores infra vermelho de temperatura e o botão que usaremos para dar início e pausa ao programa, sem atrapalhar a leitura dos sensores. A lógica é a seguinte: gire o servo, e terá até quantas leituras quiser dos sensores, para ângulos diferentes relativo ao robô, sem ter que realmente "girar" o robô no próprio eixo, podendo derrapar, travar...

Da vez passada tivemos muitos problemas com os sensores de ultra som, já que só conseguem medir corretamente em superfícies quase perpendiculares a eles. Desta vez, usaremos sensores de Infra vermelho para medir distâncias, por funcionarem até em chuva de meteórios.

Próximos passos
Precisamos finalizar o robô e soldar as placas eletrônicas para dar fim à parte "mecânica" da coisa.
Feito isso terminaremos a programação de base do robô, com funções básicas de leitura, varredura, locomoção. Tendo a "base" feita em programação, é só alegria para implementar a lógica!

Até a próxima pessoal! Me digam se estão gostando dos posts, se quiserem saber mais sobre qualquer detalhe que não mencionei podem perguntar!

Rumo ao México 2012: Rescue B

No mês de Junho nossa equipe Emerotecos irá para o México participar do campeonato mundial de robótica da RoboCup Rescue B.

Vou falar um pouco sobre esse "robô" que estamos fazendo, mas antes um pouco de como funciona o campeonato.


O campeonato

Exemplo de arena da competição

A competição em teoria, é a simulação de um resgate de vítimas em um prédio. O objetivo principal, é "resgatar" essas vítimas colocadas no "prédio".

A arena (foto) é composta por 2 andares, conectados por uma rampa. Em cada andar, são colocadas paredes verticais criando um labirinto. As vítimas que são aquecidas eletricamente são colocadas nas paredes desse labirinto, em qualquer lugar da arena, e em qualquer andar.

O robô começa em um lugar qualquer que o juiz queira, e o robô deve seguir autonomamente procurando as vítimas presentes, e quando achadas, deve "avisar" com alguma luz, que achou uma vítma.

A pontuação e detalhes da competição podem ser vistos aqui em ingles: http://goo.gl/PqrN9

O problema

Um dos maiores problema que lidamos, é achar TODAS as vítimas de forma mais rápida possível. O objetivo principal não é chegar na saída, e sim percorrer todas as paredes do labirinto para achar todas as vítimas possíveis. O número de vitimas não é divulgado, até que o robô entre na arena, bem como a "forma" do labirinto, só é sabido na hora do round.

Além de tudo, podem existir obstáculos irregulares no labirinto, oque dificulta locomover o robô no meio de tudo. E por fim, o robô não pode ficar por mais de 5 segundos em "dead-ends", que seriam rotas sem voltas, mostrados em cinza escuro na imagem.


O robô: mecânica

Este ano, estamos removendo inteiramente a necessidade do NXT. Eu amo esta plataforma, e acho ela muito boa de se trabalhar, mas para este caso, não teríamos espaço para usar os motores da lego, e o NXT com 6 pilhas ficaria pesado.

Optamos por criar do zero, um robô feito para o Rescue B (foto). Ele é feito por 2 camadas de acrílico 5mm, e vigas em baixo para sustentar o motor, e a eletrônica.

As rodas Mecanum, parecidas com o sistema omni-direcional, funciona do mesmo modo, mas pode ser montado de forma paralela (4 rodas), dando total liberdade de movimentação e giro para o robô, sem a necessidade de coloca-las em ângulos de 120 ou 90 graus.

O servo motor que fica no centro da segunda camada, suporta todos os sensores, dando a eles uma maior liberdade de "visão", e mais facilidade na hora de fazer as leituras.

O tamanho do robô é de 20x20cm, e sua largura máxima é 24cm (o espaçamento das paredes são de 30cm) permitindo ele girar no próprio eixo, sem tocar em nenhuma das paredes.

Preferimos utilizar Acrílico 5mm, pois já fizemos testes e constatamos que é resistente para este tamanho de peça, e super fácil de se fabricar (cortamos a Laser na CopyExpress), e possui precisão de centésimos de milimetro.

Todos os desenhos das peças foram feitos no SolidWorks, estas fotos são as renderizações feitas, e não o robô real, ainda!


O robô: Eletrônica

Sim, este é um celular! Como estamos pensando em usar algoritmos bem pesados este ano, e não queremos ter barreiras de processamento, resolvemos colocar um celular Android para processar tudo isso em tempo real. Android, pois podemos programar em Java sem problema algum, e ainda contamos com uma tela LCD, câmera, e claro, um painel de toque, perfeito para fazer configuradões iniciais e visualizar em tempo real oque ele "pensa".

Como o celular não consegue acionar os motores, ler os sensores de luz, temperatura, e controlar a posição dos encoders (leitura dos graus do motor), subdividimos em 3 placas basicamente.

Para alimentar todo o robô, incluindo sensores, motores e placas, colocamos uma bateria de lipo, 11.1v que consegue suportar até 65A de corrente, e é bem leve comparada a 6 pilhas (usadas no NXT).

Interface

Responsável por interligar o Android via USB com a placa IOIO, que por sua vez, comunicará com as outras duas placas responsáveis por Locomoção, e Sensoreamento.

Locomoção

Contamos com 4 motores, um para cada roda, já que o sistema omni-direcional Mecanum, necessita de um controle independente para cada roda. Cada motor possui uma força de 6kg, e consegue ler 3592 passos do encoder por volta do eixo final (redução de 75:1).

Para processar todos esses "passos" de motores, sem perda de nenhum deles devido a falta de processamento, colocamos uma placa MBED que possui um ARM Cortex M3, rodando a 100Mhz.

Esta placa seria também responsável por controlar a velocidade dos motores.
O protocolo que iremos utilizar, para ler os encoders da Interface, e setar as velocidades sera I2C Fast, visto que ambas suportam o modo "Fast".

A placa MBED, possui contador de encoder interno para somente 3 motores, logo precisaremos fazer para 1 motor a contagem via software (Se a NXP ler isso, poderiam colocar 4 da próxima vez!).

Sensoreamento

O algoritmo que vamos utilizar, necessita de varias medidas de distancia ao redor do robô, para isso colocamos nessa placa, um Arduíno, que ira controlar um servo motor, que movimenta todos os sensores do topo do robô. Rotacionando 90º, teremos 360º de medidas já que utilizamos 4 sensores de infra vermelho de distância, e 180º de leituras de temperatura (mais que o necessário).

Esta placa seria responsável por fazer as medidas, filtrar, e enviar para a Interface via I2C. Estamos pensando em talvez usar Serial comum.

IMU

Além de todos esses sensores, ainda temos uma "carta na manga".

Temos uma IMU (Inertial Measurement Unit) de 9 eixos. É basicamente uma unidade que possui: giroscópio de 3 eixos, acelerômetro de 3 eixos e magnetômetro de 3 eixos, dando ao robô um completo modo de saber com muita precisão, sua posição, e angulo em relação a todos os eixos.


O robô: Software

Ainda não temos nada concreto, de qual algoritmo vamos usar, sabemos que temos todas as ferramentas necessárias (Mecânica e hardware) para fazer oque precisarmos, mas não decidimos "como" vamos utilizar isso tudo, para conseguir se locomover e achar todas as vítimas no menor tempo possível.

Normalmente, escrevemos todo código em C, desta vez, utilizaremos o C para a placa de sensoreamento (Arduino Nano), C++ para a MBED, e Java (e C++) para o Android.


A viagem

Viajaremos de 16 à 27 de junho, temos já 2 passagens  doadas pela NovaDidacta, Cortes a Laser oferecidos pela CopyExpress e componentes eletrônicos da Proesi.

Precisamos de 30 mil para que isso tudo consiga chegar até o México, junto com:
Felipe Nascimento (nosso técnico), Hudson Cássio (nosso mentor), André Seidel, Ivan Seidel, Gabriel Lima e Matheus Canejo.

Rumo ao México em 2012!

O Evento
No dia 18 de Setembro de 2011 foram iniciadas em São João Del Rei as competições de robótica que ocorrem junto com o X SBAI. São provas da Competição Brasileira de Robótica (CBR) e da Olimpíada Brasileira de Robótica, além da Mostra Nacional de Robótica (MNR).

Muitas equipes, de todo o Brasil, estão participando das competições e da mostra. O evento é bem grande e muito animado, com competições envolvendo alunos de todos os níveis (fundamental, médio e superior) em diversas categorias. São competições de futebol de robôs (várias categorias), resgate, dança, entre outras. Em todas as provas os robôs devem operar de forma totalmente autónoma, tomando decisões com base apenas em seus sensores e em sua programação.

No dia 18 começaram as competições de algumas categorias da CBR. No dia seguinte foram iniciadas as competições da OBR, em que a nossa equipe Emerotecos participou, assim como os trabalhos da Mostra Nacional de Robótica. Tem muita coisa interessante por aqui! Deixo algumas fotos.


O Rescue A

A categoria da OBR, por falta de sorte, e muita lei de Murphy não nos demos muito bem.

O robô, pra falar a verdade, foi o melhor que já montamos. Ficou compacto, simples e muito eficiente.

A programação ficou com 2500 linhas, sem contar includes de movimentação, sensores...

Haviam no NXT:

• 1 Arduino com:
• 3 sensores de Ultrasom
• 1 sensor de toque
• 4 motores do VEX
• 1 Sensor de Bússola
• 1 Sensor Acelerometro
• 1 Sensor de linha, com 8 sensores de luz

Um das coisas, que fiz e aprovei, foi uma função "getSafe", que multiplexa o timer interno do NXT para 'n' valores, e te retorna se esta ou não estourado. É bem simples, e as vantagens são imensas! Toda tarefa, que envolvia "agarramento" em alguma coisa real como: quinas, quebra molas na faixa, subidas de rampa... Eu colocava esta tal segurança, que se detectasse um limite imposto, continuava o programa. Isso salvou algumas vezes o robô...

Outra coisa que usei também no campeonato passado, e sempre aconselho usar: um programa de inicialização, que faz a checagem de todos os sensores, motores e afins, que podem por erro humano, estar desconectado. Neste programa, o NXT checava:

• Motores próprios
• Sensores I²C
• Motores VEX

E se alguma coisa estiver errada, ele mostra na tela o erro, e a possível solução. Quantas vez, ligava o NXT, e o cabo do sensor estava invertido com outro? muitas! e isso salvou também.

Enfim, são detalhes que de fato não alteram o robô na hora da competição, mas te da uma segurança maior antes do início.

O robô utilizava PID para diversas tarefas:

• Seguir parede
• Seguir linha
• Girar ângulos precisos com a bússola
• Controle da velocidade angular das rodas
• Andar em linha reta, com base no erro da bússola

Isso deu ao robô, maior precisão nas tarefas, e com menos oscilações, uma maior precisão nas leituras dos sensores.


O Rescue B

Como foi o primeiro ano em que foi realizado esta categoria no Brasil, foi apenas uma demonstração.

O robô ficou bem pequeno, leve e como todos, utilizava a plataforma NXT-Arduino que fiz. Possuía 3 sensores de ultrasom, 1 bússola e 1 acelerômetro.

As vítimas, por ser apenas demonstração, não foram colocadas, e portanto tiramos os sensores Infra Vermelho de temperatura.

Ficamos em 1º lugar, e garantimos a vaga no mundial em 2012

O Soccer

A principio, iríamos participar em 3 categorias diferentes, mas por falta de tempo, o robô do Soccer não pode ficar pronto a tempo, e tivemos que ir preparados só para o Rescue A e B. Porém no evento nos unimos à equipe de São Paulo e Pernambuco, para melhorar o robô deles. Ajudei com sensores, e a placa do Arduino com conexão com o NXT, Viramos uma noite inteira trabalhando nas actualizações, como: programação, lógica, mecânica e sensores.

Nas finais, conseguimos ficar em 1º lugar, o que nos deu o direito de competir no mundial em 2012, e com os nossos amigos de São Paulo e Pernambuco.

O mundial

O mundial agora vai ser no México! Estamos sem patrocinadores no momento, e pesquisando pessoas que suportem nossa equipe lá fora.

Se o mundo não acabar ano que vem, estaremos lá...

Social

Adoro participar de competições assim, pois conhecemos gente que gosta dessa area também!

Desejo ao pessoal de Pernambuco, São Paulo, Brasilia, Bahia, Minas Gerais e as outras pessoas com quem conversamos, um abraço. Espero encontrar vocês ano que vem novamente!

Fotos e vídeos

Deixo algumas fotos aqui, e o vídeo eu faço mais pra frente.

Um abraço a todos, e até a próxima!

Vídeo explicativo do Rescue B

Como já sabe, ou se não sabem podem saber AQUI sobre os campeonatos que vamos participar este ano.
Um deles é o Rescue B, que fomos para o mundial competir, e agora estamos indo ao brasileiro competir novamente!
O formato para se inscrever é atravéz de um vídeo, e um texto. Como gosto de criar vídeos, resolvi fazer um no estilo dos que sempre faço, fica ai o vídeo para os interessados, e espero que gostem!

O explicativo do robô enviado junto foi:

"Nosso robô foi construído com base no sistema Lego Mindstorms NXT, utilizando motores, e muitas peças presentes no kit. Além de lego, utilizamos também placas com Arduino Nano, que se comunicam com o NXT pelo protocolo I²C, além de sensores ultrasônicos e infravermelhos de distancia, e do sensor TIR, que é usado para identificar as vitimas (que aquecidas, emitem infravermelho, captável pelo TIR).

O bloco NXT foi programado em linguagem C, utilizando o compilador ROBOT C. Preferimos utilizar linhas de código em vez de linguagem gráfica (NXT-G) por ocupar menos espaço no controlador, e pelo compilador ser um software mais simples, fácil de ser executado em qualquer microcomputador. Os arduinos são responsáveis por realizar as leituras dos sensores ultrasônicos e do sensor TIR (sensor de temperatura por infravermelho).

No inicio, tivemos problemas para subir a rampa da arena com nosso robô, dificuldade que foi contornada mudando o sistema de tração que utilizávamos, em vez de duas rodas de borracha tracionando, uma de cada lado, adicionamos uma roda omnidirecional tracionando em cada lado para facilitar as curvas, e manter contato das rodas constantemente com o chão, mesmo subindo a rampa."

Um abraço a todos, e até o próximo post!

Equipe Emerotecos em 7º lugar!

Eu, Yan, Carmen Faria, Felipe Martins e Matheus em Istambul

Viajamos dia 3 de Julho para o campeonato mundial de robótica, organizado pela RoboCup. Este ano o evento foi realizado em Istambul na Turquia onde também ocorreu outras diversas categorias da liga Júnior, e Major onde muitas das categorias envolvem o resgate de vítimas, e o futebol de robôs.

A equipe

A nossa equipe é composta por 3 estudantes, e 2 orientadores. Quem viajou para o campeonato foram: Ivan Seidel (Eu), Matheus Canejo, Yan Marim e o nosso orientador Felipe Martins.

O Campeonato

O campeonato no qual participamos foi o Rescue B, onde um robô totalmente autônomo deve detectar vítimas aquecidas nas paredes de um labirinto. O labirinto é composto por 3 salas e 1 rampa que conecta a 2ª sala com a 3ª. Todo robô deve ser projetado, montado e programado pela equipe.

Arena da competição

O robô

O robô foi construído utilizando peças do kit Lego Mindstorms NXT, placas com Arduino Nano, além de sensores ultrassônicos, infravermelhos de distância e de temperatura. Todos os circuitos eletrônicos, programas e a estrutura física do robô foram montados pela nossa equipe.

Ele começou no dia 5 de Julho sendo aberto somente para treinos onde tivemos tempo para ajustar nosso programa e adequá-lo à arena do campeonato.

O robô utilizado no campeonato

No dia seguinte já começou com rodadas valendo. Fizemos uma pontuação abaixo do que esperávamos mas isso foi para todas as equipes, parece que Murphy costuma agir nessas primeiras vezes, só foi no 3º round que conseguimos elevar a pontuação e passar na frente de algumas equipes. Não desanimamos com a pontuação, e acertamos tudo para o outro dia ficando em 7º lugar.

Fotos!

Se quiser ver mais fotos do evento, inclusive de outras modalidades entre AQUI (Tiradas pelo Felipe) e AQUI (Tiradas pelo Paulo, da equipe de Pernambuco).

Na mídia

Reportagem no jornal A Gazeta

Vem ai...

Tenho certeza, que este campeonato me despertou um maior interesse em melhorar, vendo equipes construírem robôs de formas totalmente diferentes das que já havia visto. Conversei com a equipe da Suécia, Alemanha que participou do Soccer Jr., e com equipes também brasileiras que participaram de outras modalidades, isso inclui os estados de Brasília, Pernambuco e São Paulo! Foi ótimo ter alguém com quem falar português também.

Nossa equipe e a equipe de Pernambuco

Para o próximo ano, faremos um robô muito melhor que o deste ano, aprenderemos mais sobre eletrônica, programação e tentaremos ganhar novamente. Posso dizer que este campeonato foi um "treino", pois foi o primeiro ano em que foi mesmo um campeonato e não uma demonstração, trocar ideias com equipes foi ótimo para despertar interesses por outras áreas que nem conhecíamos.

Em Setembro ainda tem o campeonato do Rescue A e o Soccer!

Agradecimentos

Em nome da equipe, gostaria de agradecer a todos que nos patrocinaram e apoiaram, possibilitando nossa participação neste mundial. Agradeço aos nossos patrocinadores Granel Química e MTS Engenharia, e às empresas que doaram peças e serviços como a Proesi Componentes Eletrônicos, a InTechno Desenvolvimento e Capacitação e a Automatica Tecnologia. Agradeço, também, pelo apoio oferecido pela professora Carmen Faria e sua equipe do Laboratório de Robótica Educacional da UFES, pelo IFES e por sua fundação de amparo (FACTO).

Rumo a Turquia



No aeroporto de Congonhas


A viagem para a Turquia iniciou esta manha, as 10h no aeroporto de vitoria.
Estamos indo ao campeonato mundial de robótica que ocorrera em Istambul de 5 a 11 de Julho.
Chegamos em são Paulo agora pouco, e estamos trocando de aeroporto, onde esperaremos 11 horas para pegar o voo direto para Istambul.
O robô esta parcialmente completo, faltando apenas alguns ajustes, e acertar o sensor de temperatura.
O campeonato no qual iremos participar e o Rescue B, se quiser saber mais entre aqui.
Estamos em 4 na viagem, Eu, Yan, Matheus e nosso orientador Felipe Martins.
O Felipe possui um twitter e esta postando sobre nossa viagem em cada etapa e postando fotos também. Se quiser receber as atualizacoes pelo twitter clique AQUI.
Chegaremos dia 4 a tarde na Turquia, e no outro dia já começa o campeonato, então fique ligado!
Um abraço a todos.
Equipe Emerotecos

Regional da OBR no Espírito Santo

A garra do Hulk, com 4 servo motores do VEX

A OBR

As 6 equipes que participaram do campeonato

Como devem ter percebido, estive ausente este mês devido ao campeonato da OBR (Olimpíada Brasileira de Robótica) que ocorreu sábado passado, no IFES vitória e que me tomou muito tempo.
O desafio é construir e programar um robô autônomo, capaz de seguir uma faixa preta aleatória, contendo obstáculos e gaps (falhas). E no final do trajeto, resgatar uma vítima que é uma lata de refrigerante. Este campeonato é também chamado de RoboCup Junior RESCUE A.
Participaram do campeonato 1 equipe do nível 1 e 6 equipes do nível 2, sendo uma delas a nossa equipe: EMEROTECOS.
Nosso robô, contava com diversos sensores, inclusive uma placa Multiplexadora de sensores e motores utilizando o ARDUINO, que eu produzi para conectar ao NXT.
Ela neste evento, serviu apenas para comandar os quatro motores do VEX, de acordo com os comandos do NXT, mas poderia ser adicionado até 20 servos, ou 20 sensores digitais sendo 8 analógicos. Ele se comunica com o NXT via I²C. Fiz basicamente o mesmo que AQUI, porém utilizando o Arduino nano como micro controlador.


Sensores

Placa Multiplexadora com Arduino

Utilizamos 10 sensores de luz, para seguir a linha e conseguir aplicar algoritmos do tipo PID para se acertar com precisão na linha, e minimizar o erro dele ao longo do percurso.
Um sensor de bussola, fundamental para fazer curvas bem-feitas, e saber sua direção relativa a locais do qual o robô tinha conhecimento de sua direção (como uma borda).
Um sensor de distância Infravermelho, capaz de diferenciar 1mm de distância, responsável por gerar um gráfico no qual usamos para saber a posição da vítima na última sala.


Algoritimos de navegação

O Hulk, robô da OBR regional 2011

Para facilitar a programação, passei algumas horas criando uma máquina de estados para o RobotC, o que me ajudou muito posteriormente. Esta tal "máquina de estados", é um simples diagrama, no qual posso passar de um estado para outro, de qualquer parte do meu programa.
Um exemplo: O robô esta seguindo linha, e uma multi-tarefa, detecta que o sensor de toque foi pressionado. O estado principal, que segue linha, não precisa se preocupar com isso, e apenas deixará de executar este estado, e passará para o de desvio de obstáculo. Isso, sendo feito de qualquer parte do programa!
Agora vem a parte pratico-teórica de verdade.
O robô inicia checando todos os sensores, e motores. Se qualquer um deles estiver desligado/desconectado/quebrado/sumido/derretido/qualquer outra coisa, o NXT joga uma mensagem de erro na tela, dizendo qual sensor esta com erro, e oque deve ser feito.
Feito isso, entra a tela inicial, e escolhemos portanto, seguir linha com um clique no NXT.
Ele começa a seguir linha, e se algum desses 3 eventos ocorrer, ele entra em um novo estado:

• O robô não esta mais enxergando linha, salva a posição da bússola e vai para a tarefa de gap.
• Se andou por mais de uma distância, e não detectou linha nenhuma, sabe que esta na ultima sala (pois não há linha) e vai para a tarefa de pegar a lata.
• Se detectou novamente a linha, volta para a tarefa de seguir linha.
• O robô detecta que a velocidade angular da roda (derivada do encoder) esta baixa, então vai para a tarefa de obstáculo.
• Na tarefa de obstáculo, ele desvia e volta para a tarefa de seguir linha.
• O robô detecta que ao tentar se acertar na linha, seu ângulo de reentrada na linha foi maior que 130º, então sabe que fez alguma cagada (como ir na direção oposta) e reverte seu sentido.

Como não havia paredes na última sala, o sensor de infravermelho detectava sempre seu valor máximo quando não estava vendo a lata, e seu valor mínimo quando na lata. Para achar a posição dela, ele varria a sala com 90º, e gravava 200 amostras de distância. Logo após, varria essas 200 amostras, e descobria qual delas, teve o menor ponto, e que estava ao lado de menores pontos também (para filtrar amostras erradas).
Logo depois, andava um pouco mais a frente, e repetia este processo até estar próximo suficiente, para evitar erros, e conseguir pegar com as garras do Hulk.
Feito isso, o robô se posicionava nas 2 bordas da sala, para resetar sua posição XY e seguia para o final.
Isso tudo em 1300 linhas (com comentários) para conseguir fazer as missões.
Um vídeo mostrando ele na hora do campeonato (o filme não ficou muito bom, pois foi filmado de longe).

O que vem agora?

Se tiver um tempo, edito um vídeo para postar com algumas filmagens do robô em ação.
Como ganhamos o campeonato, iremos para o brasileiro em Setembro que ocorrera em São João Del Rei onde também participaremos do RoboCup Soccer, que são outros 500...
Dia 3 de Julho, viajaremos para Istambul na Turquia, para competir no campeonato mundial, RoboCup RESCUE B e voltaremos dia 14. Vou levar o Xoom, e se der faço um webcasting ao vivo de lá! Só preciso ter Internet.

No mais é isso.
Podem perguntar a vontade quanto ao robô, espero que tenham gostado e que tenha ajudado!

Novidades para o blog

Robô do Soccer Junior (desenho do solidworks)

Como sabem, participo de campeonatos de robótica a um longo tempo, e nossa equipe quer divulgar o que estamos fazendo de novidade para os campeonatos, para ajudar e mostrar nosso trabalho.
A partir de hoje, sempre que algum passo for dado nos robôs irei postar aqui o que foi feito.

Os integrantes da equipe são: Ivan Seidel Gomes (Eu), Matheus Canejo e Yan Marim.

Também fazem parte: Prof. Felipe Nascimento Martins e Prof. Hudson Cassio.

Vamos participar de 3 campeonatos este ano:

• Robocup Junior Soccer
  2 robôs autônomos jogam com outros 2 uma partida de futebol dentro de um campo medindo 1,80 x 2,40 m.
  O objetivo é fazer mais gols até o final dos 2 rouds.
  O tamanho máximo dos robôs é de 22x22x22 cm e seu peso máximo é de 2,5kg.
  REGRAS
  Até o momento, temos o robô desenhado no solidworks, algumas peças de acrílico prontas, as peças de alumínio serão cortadas brevemente. O robô será controlado por 1 NXT e 1 Arduino Nano v3.0.
  O robô irá se locomover na forma OMNI-DIRECIONAL para ter fácil e rápida mobilidade no campo.
  Postarei sobre os robôs separadamente e detalhada mente depois.
  O CAMPEONATO brasileiro ocorrerá em São João del Rei em MG no final do mês de setembro, no qual também participaremos.
• Robocup Junior Rescue A
  1 robô autônomo que deve seguir uma faixa preta colocada aleatória mente ao longo de 3 salas, representando "um caminho seguro". O robô deve desviar de obstáculos sobre a faixa, e "gaps" que são pedaços sem faixa. No final da 2ª sala, há uma rampa onde o robô deve subir para chegar na 3ª sala que não haverá faixa, onde o robô deverá pegar uma vítima feita de lata de refrigerante posta em qualquer lugar e coloca-la em cima de um "patamar" em forma triangular que estará em alguns dos cantos.
  O robô terá 5 minutos para realizar as tarefas, e há perda de pontos por erros.
  REGRAS
  As peças para montar o robô chegaram esta semana, e agora é botar a mão na massa e no teclado. Ano passado participamos deste campeonato, e conseguimos pontuação máxima e o menor tempo no campeonato brasileiro (posto um vídeo depois).
  O campeonato ocorrera no próximo mês (Junho) no dia 18 em vitória - ES e é mais conhecido como OBR.
• Robocup Junior Rescue B
  1 robô autônomo que deve achar o final de um labirinto feito com paredes aleatórias e detectar vítimas termicamente aquecidas (para isso AQUELE sensor térmico).
  O robô tera 5 minutos para realizar as tarefas, e há perda de pontos por erros.
  REGRAS
  Ainda não começamos a montar este robô, estamos na fase do "brainstorm", existe a possibilidade de usarmos o próprio robô do soccer pois já terá sensores ultrasonicos, câmera, e sistema omni-direcional.
  O CAMPEONATO será na Turquia - Istambul em julho e iremos representar o Brasil.

Um abraço a todos, e se tiverem duvidas sobre qualquer parte podem perguntar, estaremos a disposição para responder.

Sensor Termico Infra Vermelho

Olá leitores!
Quero mostrar a vocês, o sensor térmico infra-vermelho (TIR) que será usado no campeonato na Turquia, agora em Julho de 2011, na categoria Rescue B da Robocup Júnior.
O objetivo é achar a saída de um labirinto aleatório, e detectar "vítimas" aquecidas eletricamente. O sensor responsável por detectar estas vítimas será o da foto a baixo:

Sensor Térmico Infra Vermelho (3 na foto)

Ele é bem pequeno, e possui 3 modos de uso: Trigger, I²C, e PWM.
Com 4 pinos, 2 sendo alimentação e outro terra, restam 2 para comunicação.
O modo Trigger, é usado quando você quer apenas saber quando atingiu uma certa temperatura, usado em aparelhos eletrônicos para controle de temperatura e etc.
O modo PWM, gera um pulso PWM referente a leitura térmica do sensor.
Já o Modo I²C, através de registradores você pode acessar o valor absoluto da temperatura, vale lembrar que existem alguns sensores dentro de um único sensor, e que a leitura é a média deles.
A precisão dele, é de 0,01ºC quando em condições isotérmicas com o ambiente.
Vou fazer ele comunicar com o Arduino, e depois com o NXT.
Abraços, e até a próxima!