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Trabalho Prático 2: L.E.N.T.O.

Introdução

O objetivo do trabalho é o desenvolvimento de um agente que descreva uma trajetória circular e uma em forma de quadrado. Além disso, o robô deve ser capaz de executar concorrentemente duas tarefas distintas: se locomover e ativar quatro leds.

A locomoção deve ser feita através de rodas. Contudo, como os sensores continuam proibidos, é necessário calibrar o robô através de testes exaustivos para atingirmos os objetivos propostos. Devido a essa limitação, erros por parte dos atuadores são esperados. O trabalho pretende mostrar aos alunos, experimentalmente, a dificuldade em minimizar tais desvios e atestar que a utilização de sensores pode ser excencial para esse problema.

Além dessas tarefas, deve ser desenvolvido um controle simples para o robô com o objetivo de facilitar a sua utilização.

Tarefas

No dia da apresentação o robô deve, de maneira autônoma, executar as seguintes tarefas:

Desenhar um quadrado com 30cm de lado e um círculo com 25cm de raio 3 vezes consecutivas. O desenho deve ser feito em cima de uma cartolina.

Implementação

Dificuldades

Ao contrário do trabalho prático 1, a estrutura principal do robô foi construída sem maiores dificuldades, o que minimizou a tarefa de elaboração de diversos protótipos. Contudo, encontramos problemas em diversos outros aspectos.

Apesar de parecer uma tarefa trivial, a caneta responsável pelos desenhos na cartolina deveria ser fixada no centro do eixo das rodas, permitindo, assim, um desenho aceitável dos vértices do quadrado durante a rotação. A construção dessa estrutura, que deveria ser fixa e bem amarrada, foi uma das partes cruciais do trabalho.

Cada roda é acionada por um sistema independente de engrenagens, cada qual ligada a um respectivo motor. Apesar das facilidades de controle da movimentação que esse modelo proporciona, a diferença no giro dos motores quando submetidos a uma mesma potência dificultou a parte da calibragem. Desse modo, foram realizados diversos testes para encontrarmos valores adequados de potência para compensar essa diferença.

Para a locomoção do robô optamos por duas rodas fixas de tração e uma roda livre de apoio. Entretanto, a roda livre não executava sua tarefa de forma robusta. Na maioria das rotações ela era arrastada, o que poderia causar grandes problemas. Para solucionar esse problema, foi utilizada como base uma parte de um desodorante “roll-on”.

Atuação e locomoção

A atuação do robô é feita por meio de 2 motores independentes, como já citado. Cada motor é ligado em uma roda do eixo de tração através de uma caixa de redução. Os movimentos do agente são realizados pelo trabalho em conjunto dos dois motores. Por exemplo, para realizar uma rotação em torno do eixo, eles devem ser ativados em sentidos opostos.

Caixas de redução e "roll-on" de apoio

Além desses aspectos, optamos por acionar os motores através de uma subida gradual da potência aplicada. Dessa forma, minimizamos a alta corrente através do circuito no momento que o agente inicia o seu movimento.

Reduções

Para uma maior precisão nos movimentos, optamos em realizar um alto nível de redução nesse projeto. A lentidão do robô ajudou no desenho de traços firmes e no momento da calibração.

Conexão de um motor com a caixa de redução

Leds

Para acomodar os diversos leds, foi criada uma pequena placa que contém cada um em série com uma resistência.

Leds

Calibragem

A calibragem do robô foi dividida em 2 grupos de testes. O primeiro teve como objetivo a definição da potência aplicada a cada motor, de maneira a compensar a diferença da velocidade de rotação relativa entre eles.

A segunda etapa consistiu na medição do deslocamento em linha reta e nos graus de rotação para várias potências diferentes. Em cada uma dessas potências foram realizados 10 testes para cada tempo de acionamento do motor. Os testes foram realizados para 5 delays distintos, o que resultou em 200 repetições. Os dados podem ser consultados nos gráficos e nas tabelas abaixo, onde são dadas as distâncias (Dn), em cm, os ângulos de rotação (Rn), em graus, e o tempo respectivo de cada movimento, em segundos.

Tempo 5 5 25 35 45
D1 9.0 18.0 27.5 35.5 52.0
D2 9.0 18.5 27.5 36.5 51.0
D3 9.5 18.5 27.5 37.0 50.5
D4 9.5 18.5 27.5 36.5 50.5
D5 9.5 18.5 27.5 37.0 51.0
D6 9.5 18.5 27.5 37.0 50.0
D7 9.5 18.5 28.0 36.5 49.5
D8 9.5 19.0 28.0 37.0 50.0
D9 9.5 18.5 27.5 37.5 49.5
D10 9.5 19.0 27.5 37.0 49.5
Média 9.4 18.55 27.6 36.75 50.35
Desvio Padrão 0.2 0.3 0.2 0.5 0.8
U95 0.4 0.5 0.4 1.0 1.5

 Gráfico 1

Tempo 5 15 25 35 45
D1 6.5 14.0 22.5 30.0 37.5
D2 7.0 14.0 22.0 29.0 37.0
D3 6.5 13.5 21.5 29.0 38.5
D4 6.5 14.0 21.0 28.5 37.5
D5 6.5 13.5 21.0 29.0 37.5
D6 6.5 13.5 21.0 28.0 37.5
D7 7.0 13.5 20.5 28.0 37.0
D8 7.0 13.5 20.5 28.0 37.0
D9 6.5 13.5 20.5 28.0 38.0
D10 6.5 14.5 20.5 27.5 38.0
Média 6.65 13.75 21.1 28.5 37.55
Desvio Padrão 0.2 0.4 0.7 0.7 0.5
U95 0.4 0.6 1.3 1.4 0.9

 Gráfico 2

Tempo 5 8 12 16
R1 16 52 84 110
R2 15 52 82 110
R3 15 50 82 110
R4 15 50 80 106
R5 16 48 80 104
R6 15 50 80 106
R7 15 50 80 108
R8 15 50 82 107
R9 16 49 84 108
R10 15 51 82 106
Média 15.3 50.2 81.6 107.5
Desvio Padrão 0.5 1.2 1.6 2.1
U95 0.9 2.3 2.9 3.8

 Gráfico 3

^ Tempo ^ 5 ^ 8 ^ 12 ^ 16 ^

R1 25 41 66 89
R2 25 41 64 89
R3 23 40 66 90
R4 22 40 66 90
R5 23 40 65 91
R6 23 40 64 91
R7 24 41 66 90
R8 25 41 66 88
R9 23 40 64 88
R10 24 41 65 90
Média 23.7 40.5 65.2 89.6
Desvio Padrão 1.1 0.5 0.9 1.1
U95 1.9 1.0 1.7 2.0

 Gráfico 4

Conclusão

Concluímos que devemos aceitar as pessoas e os robôs do jeito que elas são, ou seja, com todos os seus defeitos.

Errar é humano… e também é coisa de robô. =)

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