FSEK: THBALL

EDUARDO DO AMARAL LEIVAS, LUCAS LONGARAY, MATHEUS SAPATA, MOISÉSOLIVEIRA, ROBERTO ALMEIDA

E-mails: eduardo.doal@gmail.com, longaray.lucas@gmail.com,matheusultras@gmail.com, moisesoliveira@furg.br,

robertoalmeida.lp@gmail.com.

Centro de Ciências Computacionais, Universidade Federal de Rio GrandeAv. Itália km 8 – Campus Carreiros – CEP: 96.201-900 – Rio Grande – RS – Brasil.

Abstract – This article proposes the development of technologies that provide a cooperative experience between robotsin order to a better performance than the best team in the challenge of human THBall until the year 2050. To completethe task we will use two robots assembled from LEGO Mindstorms kit which will be used a compass and color sensorsand motors.

Resumo – Este artigo propõe desenvolvimento de tecnologias que proporcionam uma experiência cooperativa entre aunidades robóticas tendo em vista um melhor desempenho que a melhor equipe de humanos no desafio THBall até o anode 2050. Para completar a tarefa, se utilizará dois robôs montados a partir das peças do kit LEGO Mindstorms em queserão usados sensores de bússola e cor e motores.

1. IntroduçãoEste artigo apresenta as estratégias adotadas pelaequipe “FSEK” para a resolução do desafio dacategoria IEEE Standart Educational Kits (SEK),proposto na Competição Brasileira de Robótica2013.

• A tarefa visa o desenvolvimento de robôscapazes de competirem entre equipes emum cenário de madeira com dimensõespredeterminadas. Com a tarefa derecolher as bolas dispostas no lado docampo onde a equipe começa earremessá-las caso sejam laranjas até ooutro lado do cenário, onde fica a outraequipe, caso as bolas sejam azuis, devemser deixadas na quadra, pois essas somampontos a favor da equipe.

• Para a construção dos robôs foramutilizadas peças dos kits LEGOMindstorms. A programação dos robôspara a realização das tarefas foi feitautilizando a linguagem Not eXactly C(NXC)

• Sendo a equipe formada por estudantesdas séries iniciais do curso de engenhariade Computação da Universidade Federaldo Rio Grande (FURG). O trabalho foidesenvolvido no Laboratório de IniciaçãoCientifica do Centro de CiênciasComputacionais (C3).

2 Objetivo

O objetivo geral deste trabalho é solucionar odesafio proposto pela CBR 2013 na categoriaIEEE SEK, Utilizando somente robôs ecomponentes da marca LEGO, a fim de que osrobôs interajam com a equipe de modo que sejamais eficiente na tarefa de lançar o maior númeropossível de bolas laranjas até o outro lado.

• Os robôs devem fazer um mapeamento docenário para que assim evitem colisões eidentificar o lado adversário.

• Percorrer a quadra em busca de bolasonde todas serão recolhidas pelo robô.

• Dentro do robô, será feita a seleção dasbolas de acordo com a cor, para assimarremessá-las para o lado adversário.

3 CONSIDERAÇÕES SOBRE O AMBIENTE

O THBall consiste em uma arena de dois metros de largura por dois metros de comprimento de madeira MDF na cor branca, dividida em duas áreas conforme a fig.1 por uma área central de 10cm por dois metros de comprimento. Cada Área da arena inicialmente contém 12 bolas sendo 4 azuis e as demais laranjas. A posição inicial de cada bola será definida por sorteio a cadapartida realizada. As configurações de inicio serão iguais e simétricas para cada área de cada equipe.

Fig. 1 – Formato da arena

4 ESTRATÉGIA PARA O CUMPRIMENTO DA TAREFA

Como os robôs inicialmente estarão nas áreas indicadas na cor amarela (fig. 1), começarão a varredura de todo o campo em busca de bolas.

A estratégia usada para coletas as bolas é a mesma usada em máquinas colheitadeiras agrícolas. Onde o coletor gira na parte posterior do robô e transporta todas as bolas para dentro de sua estrutura. Dentro da estrutura será feita a seleção de quais serão arremessadas até o outro lado. Caso sejam laranjas, serão arremessadas até o lado do adversário, caso sejam azuis, serão soltas novamente no lado da arena em que o a unidade robótica se encontra.

Para evitar colisões, serão usados os sensores ultrassônico e sensores de bússola, onde a bússola indicará a direção e o ultrassônico a distância ondese encontra de alguma das paredes ou até mesmo seu companheiro de equipe

4.1 O Robô

Usaremos mais de um modelo de robôs, onde osiniciais serão idênticos e outros serão usados comoreservas para diversas situações estratégicas dojogo sendo que inicialmente os robôs farão a coletae o lançamento das bolas de maneira independente,interagindo apenas em relação a sua posição naarena. O robô é controlado por doismicrocontroladores NXT 2.0 e possui sensores eservo motores.

4.2 Coleta das Bolas

Um servo motor será usado na partefrontal do robô para que seja feita a coleta dasbolas, outro irá arremessá-las e outros dois serãoresponsáveis pela movimentação.

A forma com que serão coletadas as bolas éanáloga às colheitadeiras usadas em plantações demilho. Onde o servo motor gira o coletor(Fig. 2),trazendo as bolas para dentro da estrutura onde éfeita a seleção por cores.

Fig. 2 – protótipo do coletor

4.3Seleção das bolas

A forma com que o robô selecionará quais dasbolas serão lançadas é feita utilizando-se domesmo mecanismo que as lança até o outro ladoassociado ao sensor de RGB.

4.4Lançamento das bolas

Quando necessário o sistema de lançamento dasbolas será acionado. Este sistema utilizará de umaforça diferente quanto ao lançamento em relação ascores. Caso seja desejável que a bola fique nopróprio lado da arena, será aplicada uma forçamínima para que esta somente caia no próprio ladoda arena. Caso a bola tenha que ser lançada, a forçamáxima será usada para que a bola caia na quadraadversária(Fig. 3).

4.5 Comunicação entre os jogadores

Tomamos como forma de comunicação entre osrobôs o padrão Bluetooth, para isso, utilizou-seuma biblioteca disponível na linguagem NXC.Esta comunicação será usada para enviar econsultar o estado do cenário, lido pelos robôs,para um banco de dados compartilhado entre osjogadores, estas informações serão relativas adiversas informações como posição dos jogadores,número de bolas lançadas e estado atual dojogador.

4.6 Movimentação dos robôs

A movimentação dos jogadores na arena é feitaem modo zigue-zague onde cada robôprimeiramente percorre uma extremidade da arenae posteriormente percorrendo as linhas interioresda arena onde as bolas são colocadas inicialmentepor sorteio(Fig. 5), sendo assim mais provável dojogador coletá-las. Onde será ainda maisimportante a comunicação entre os jogadores paraassim evitar possíveis colisões que poderiamocasionar falhas indesejáveis como travamento dealgumas peças ou o tombamento de algum jogador,

fato que ocasionaria em uma punição prevista nasregras.

Fig. 5 - Posição inicial das bolas

5 Identificação dos Robôs durante a partida

Para a identificação do robô, será criada uma placacom dois pinos laterais para a fixação na lateral daarena. As placas devem conter o nome da equipeassociado ao logo onde deve respeitar os limites de15 mm de espessura e não poderá ultrapassar300x300mm como mostra a figura 6.

6 Considerações finais

O desafio proposto instigou o desenvolvimento do estudo da robótica entre os alunos participantes desta equipe. Aliando os conhecimentos adquiridosem sala de aula de forma prática e interdisciplinar.Aprofundamos nossos conhecimentos em programação, pois foi necessário o desenvolvimento de raciocínio lógico, e de pensamento crítico para estruturarmos cada um dosproblemas propostos pelo desafio da competição.

Fig 4- Protótipo de um lançador de bolas

Figura 6. - Placas das Equipes

7 Referências bibliográficas

1. Rules of SEK 2012 category, 12st IEEE Latin American Robotics Competition for students. http://www.cbrobotica.org/

2. J. Hansen, NXC Programmer's Guide, October 2011. http://bricxcc.sourceforge.net/

3. D. Benedettelli, Programming LEGO NXT Robots using NXC, June 2007. http://bricxcc.sourceforge.net/

4. Informations about the HiTechnic products. http://www.hitechnic.com/home