Não Bate e Volta

Robótica Educacional de Baixo Custo

Seguindo a linha relacionada ao desenvolvimento de produtos para Robótica Educacional, que tenham custo reduzido, é apresentado aqui um exemplo de base robótica com a capacidade de desviar de obstáculos, de modo semelhante aos carrinhos de brinquedos conhecidos como "bate e volta". Neste caso, o produto desenvolvido tenta detectar um obstáculo antes que o robô encoste no mesmo, desta maneira, ele "não bate e volta".

Com relação ao baixo custo de implementação, pode ser destacado que muito dos materiais que foram usados para o desenvolvimento do produto, foram comprados e usados apenas por já estarem disponíveis no momento da implementação do projeto. No entanto, os motores e suas caixas de redução, assim como o sistema microcontrolado e o sistema de "visão" (detecção de obstáculo), poderiam facilmente ser implementados usando de materiais metarreciclados. Mais informações sobre os componentes metarreciclados serão apresentadas nos próximos tópicos.

Visão Geral do Produto

O robô que "não bate e volta" é basicamente uma base robótica com funcionalidades gerenciadas por microcontrolador. Neste âmbito, as funções controladas são as relacionadas a ativação dos motores (quatro), que normalmente direcionam o robô para frente e, sempre que um obstáculo é detectado os motores movimentam o robô para traz, giram o conjunto, por um curto período de tempo, e retomam o movimento avante, como mostra o Vídeo 1 (implementação com tração em duas rodas), a seguir.

O Circuito de Controle

Antes da apresentação do circuito de controle, deve ser ressaltado que as características físicas deste projeto (descritas nos tópicos a seguir) foram especificadas para permitir flexibilidade quanto a adição de elementos sensores e/ou atuadores ao produto, ou seja, o circuito aqui apresentado implementa apenas uma das diversas e possíveis funcionalidades. 

De modo geral, o circuito de controle dos motores é composto por um microcontrolador (neste caso o Arduino), que irá processar os dados vindos do sensor de distância (o HC-SR04) e, através de uma ponte de reversão de motores (a Ponte H com L298n), acionar os mesmos. Dito isso, observa-se que a simulação a seguir, apresenta algumas poucas diferenças de implementação em relação ao produto desenvolvido. Estas diferenças estão principalmente relacionadas aos componentes encontrados no simulador, que não eram os mesmos disponíveis quando da implementação real, a saber: i) o controlador de rotação dos motores é o circuito integrado L293D e; ii) os motores não contam com as caixas de redução de velocidade.

É também importante ressaltar que o circuito e o programa efetivamente usados na implementação do robô "não bate e volta", foram totalmente baseados no projeto Robô Pali - Desviando de Obstáculos, encontrado no portal Robocore.

Obtendo os Materiais

Devido a simplicidade do produto, a Base Robótica, com excessão dos motores e rodas, foi construída com material metarreciclado. A apresentação (Slides 1)  a seguir, detalha a lista destes materiais.

Montagem e Testes

A montagem da base robótica foi relativamente simples teve a sequência já apresentada nos Slides 1. A apresentação a seguir (Slides 2) mostra as conexões  de testes dos componentes eletrônicos (a), a disposições do cabos motores no chassi (b) e a fixação (com cola quente) dos componentes na base (c).

Para os testes iniciais, a programação do Arduino usou o código obtido do  Robô Pali. Mas antes do teste efetivo do produto, cada motor pôde ser testado individualmente. O Slide 2d mostra o fio laranja em nível alto, que pode ser ligado diretamente a cada uma das 4 entradas do controlador de motores. O 

Um pouco sobre a versão 2WD

Nesta versão (Slides 3), com tração em duas rodas e plataforma menor, são destacadas duas características: i) diminuição no tamanho, permitindo mobilidade em ambientes menores, e; ii) preparação para adição de controle por dispositivos Bluetooth. Como ponto negativo temos a menor precisão nos movimentos, em relação a versão 4x4.