TP2
Relatório
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Introdução
Após construirmos a estrutura mecânica de um robô e fazê-lo mover usando motores, vamos começar a trabalhar com sensores.
Este trabalho prático teve como objetivo principal introduzir aos alunos o uso de sensores em robôs para que ele possa retirar informações úteis do mundo real e tomar decisões.
Para trabalhar com sensores, é importante considerar que fatores afetam o resultado lido pelo sensor, além de tomar cuidado com ruídos, que podem acontecer a qualquer momento. Além disso, calibrar os sensores é uma tarefa fundamental porque o valor lido do sensor varia muito e muitos fatores do ambiente tem forte influência no resultado.
Neste TP, o robô deve seguir uma linha preta desenhada sobre uma superfície branca e utilizar sensores ópticos para saber se ele está em cima da linha preta ou fora dela, na parte branca. Assim o robô deve se manter em cima da linha e ao detectar que saiu da linha, deve voltar para ela.
A outra tarefa é reconhecer a cor de quatro blocos de cores diferentes usando um sensor óptico. Por ser um sensor de intensidade luminosa, ele não tem o conceito de cor, por isso, atribuimos a cada cor de bloco uma faixa de intensidade luminosa diferente durante a calibração.
Caracterização do sensor
Testes do sensor
Nesse primeiro teste, foi analisado a influência da luz externa nas medições.
Abaixo é apresentado o gráfico dos dados adquiridos ao se colocar um objeto (uma peça de lego) a uma distância de cerca de 3mm do sensor - com ou sem luz.
Legenda:
- Série 1: Medições com luz
- Série 2: Medições sem luz.
| Teste com Luz | Teste sem luz | |
|---|---|---|
| Desvio padrão | 0,388087934 | 0,350509833 |
| Média aritmética | 253,18 | 221,86 |
Descrição dos dados:
Nosso sensor foi montado dentro de uma mangueira muito fosca ( mangueira de carro), assim, os dados foram bastantes concisos - fato que pode ser verificado no gráfico.
Influência do acionamento dos motores
Normalmente, o acionamento de um motor gera ruído em todo o sistema, o que causa erros nas medições dos sensores.
Entretanto, em nosso robô, esse fenômeno não foi observado. As medidas foram as mesmas com os motores acionados ou não.
Distância de um Obstáculo
Abaixo, uma tabela com a distância(1ª coluna), sinal(2ª a 7ª coluna), média(8ª coluna) e desvio padrão(9ª coluna).
Distancia Objeto Sinal
| Distancia Objeto | Sinal | Média | Desvio Padrão | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 251 | 251 | 252 | 251 | 251 | 251 | 251,1667 | 0,40824829 |
| 5 | 235 | 235 | 235 | 235 | 235 | 235 | 235,0 | 0,0 |
| 10 | 220 | 220 | 219 | 220 | 220 | 219 | 219,6667 | 0,40824829 |
| 15 | 203 | 203 | 204 | 203 | 203 | 203 | 203,1667 | 0,40824829 |
| 20 | 195 | 195 | 194 | 195 | 194 | 194 | 194,3333 | 0,816496581 |
| 25 | 190 | 189 | 189 | 189 | 189 | 189 | 189,01 | 0,632455532 |
| 30 | 184 | 184 | 184 | 184 | 184 | 184 | 184,0 | 0,0 |
As funções se aproximam muito de uma função linear, porém não são. MA sconsiderando que são lineares temos os seguintes dados. Até a distância de 15cm temos a seguinte função ⇒ y= -3.18x+251,1 De 15cm a 30 cm de distância temos a seguinte função ⇒ y= -1.1x+217,16
Com essas informações plotamos o seguinte gráfico:
Validação do sensor
As funções possuem um erro de media em relação ao do sensor que varia de 0 a 5, isto porquê assumimos que elas são lineares, mas na verdade não são. Então, o erro está aceitável.
Influência da superfície e cor do objeto
Melhor Distância Para Detectar Cores:
Definido experimentalmente, a melhor distância para a distinção de cores foi de 5 centímetros.
Metodologia Para Detectar Cores:
A metodologia utilizada pelo grupo foi fazer um pré calibramento dos sensores -já na distância desejada- e, então, fazer a leitura do sensor, calcular a diferença dessa leitura para o valor de calibração. A menor diferença determina a cor do bloco.
Histograma do comportamento do sensor
