Trabalho Prático 2

Data de entrega: 02/09/2010
Data da apresentação: 23/09/2010

Familiarizar o aluno com a Handy Board e com as principais características do ambiente de programação Interactive C. por meio da utilização de sensores, avaliando montagem e processamento dos sinais medidos.

Conhecimento básico da linguagem C e noções de eletricidade básica.

• Apêndice C - Robotics Explorations - A Hands-on Introduction to Engineering - Fred Martin
• The Handy Board Technical Reference, Fred Martin.
• Manual do IC
• Mobile Robots - Inspiration to Implementation, Jones & Flynn.

1. O relatório deverá estar disponível na página do grupo no momento da apresentação do trabalho.
2. Todos os programas desenvolvidos no trabalho devem ser interativos, ou seja, deve ser possível monitorar o seu comportamento por algum tipo de informação visual ou sonora e além disso deve ser possível interromper a sua execução de maneira simples e rápida.
3. A avaliação do trabalho será feita com base no funcionamento dos programas e, portanto, não é necessário entregar o código fonte do programa impresso. O código deve estar disponível na página do grupo.
4. No momento da apresentação todos os componentes do grupo devem estar presentes e aptos a responder perguntas sobre o trabalho desenvolvido.
5. Além dos aspectos teóricos, o trabalho também será avaliado em termos da qualidade da montagem (fiação, solda, acabamento, estrutura mecânica, etc).

Em todos os itens, deverão ser utilizadas as funções de coleta de dados da Seção 6.5 “Advanced Sensing”.

1. Caracterização do sensor.
   1. Monte o sensor ótico no seu robô;
   2. Coloque um objeto (uma peça de lego) a uma distância de cerca de 3mm do sensor;
   3. Mantenha as condições de iluminação constantes. Uma das maneiras é cobrir a montagem (robô + objeto) com uma caixa de papelão;
   4. Adquira dados por cerca de 5 segundos;
   5. Plote um gráfico (MatLab ou Excel) dos dados adquiridos, no qual devem constar o valor médio e o desvio padrão. Como você pode descrever o seu dado?
   6. Repita os itens I a V sem manter as condições de iluminação contantes, plotando o gráfico da mesma maneira. Qual foi o impacto da (variação ) da iluminação ambiente no dado adquirido?
   7. Levante curvas relacionando a distância de um obstáculo com o valor medido. Realize diversas medidas para cada distância e trace um gráfico Sinal×Distância, mostrando a média e o desvio padrão para cada ponto. Observando o comportamento do sinal, encontre uma função que descreva a relação. A função é linear? Se não for, para qual(is) faixa(s) de valores ela pode ser aproximada por funções lineares?
   8. Repita os itens I a V com ambos os motores acionados. Descreva e explique o resultado obtido.
2. Validação.
   1. Coloque o mesmo objeto utilizado a 4 distâncias diferentes das usadas anteriormente e determine o erro médio entre o valor medido pelo sensor e o valor calculado pela sua função.
3. Influência da superfície e cor do objeto.
   1. Utilizando os blocos coloridos de isopor disponíveis no laboratório, determine qual a melhor distância que permita distinguir entre blocos de diferentes cores.
   2. Crie uma interface que mostre o bloco identificado na tela da Handy Board.
   3. Descreva a metodologia usada para determinar a distância. A partir dos valores medidos, apresente um histograma que descreva o comportamento do sensor.
4. Interface de sensores.
   1. Leia as seções 2.4 a 2.6 e 3.1 a 3.4.
   2. Faça os exercícios 1, 2 e 3 do item “Normalizing Exercices” da pg 85.
   3. Inicialmente construa apenas um foto-resistor (LDR) (conforme mostrado nas figuras 3.28 e 3.29). Teste esse sensor, conectando-o a uma das portas analógicas da Handy Board (leia atentamente o texto na página 72 : “Not All Ports Are Created Equal”) e escreva um programa para imprimir continuamente o valor da tensão medida (na página 110 há um exemplo).
   4. Assim que dominar o processo para um sensor, construa e conecte outro LDR a uma outra porta analógica e repita os testes. Lembre-se de implementar uma boa interface para interação com o programa e utilize os botões start e stop, para interagir com o programa. Observe como as leituras variam dependendo da qualidade da isolação da luz externa (a parte traseira desses componentes não bloqueia a luz como você poderia imaginar).
5. Sensoriamento avançado. Leia a seção 6.5 do livro, prestando atenção nos conceitos sobre calibração, condicionamento, e processamento dos sinais de sensores. Faça os exercícios de calibração utilizando o histórico dos sinais medidos (item 6.64, página 293). Complete a montagem do HandyBug com os sensores de luz (LDR) e implemente a função de seguir a linha escura.