sábado, 29 de setembro de 2012

BUGBot - Robot Seguidor de LUZ - Parte-1

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Esta barra, indica o nível de dificuldade encontrado para cada experiência realizada.
sendo:
"VERDE", indicação de nível 1 a 5 (Fácil);
"AMARELO", indicação de nível 6 a 8 (Médio);
VERMELHO, indicação de nível 9 e 10 (Difícil);





O BUGBot, é um robot seguidor de luz (como se fosse realmente um inseto), ele sempre se desloca em direção a um foco de luz.  Na ausência de luz ele permanece parado.

Esse robot, será o primeiro de uma séria a ser mostrado aqui.
Nosso projeto é mostrar alem do BUGBot, mostrar também o:
LINUSBot que será um robot seguidor de linha e o ECOBot, um robot que será guiado por um sensor ultra-sônico, medindo distancia de obstáculos e desviando deles.


A primeira parte desta série, será a apresentação dos meios de construção do chassis e a parte mecânica em geral, bem como a parte eletrônica do robot.  Apresentaremos também uma simulação do BUGBot em um software didático.

Então mãos a obra....

Para construir o BUGBot, precisaremos de um chassis, que será construído em acrílico.
Precisaremos também, de um sistema de um sistema de transmissão (motor/engrenagem), para poder fazer o nosso robot se deslocar.
Além é claro da parte eletrônica de potência para controle dos motores; parte eletrônica para os sensores (serão utilizados LDRs como sensor) e a parte eletrônica de controle dos dispositivos (entrada = sensores LDR e saída = Motores), usaremos o Arduino ou Teensy para esta finalidade.

FUNCIONAMENTO:

A figura abaixo mostra a ideia básica de qualquer robot, onde temos os dispositivos de entrada e saída ligados ao cérebro, em particular para o BUGBot.

Processamento Básico dos sinais


Os dispositivos de entrada serão os LDR (Light Dependent Resistor) os resistores dependentes de luz, que tem a sua resistência alterada conforme a incidência de luz no dispositivo. Basicamente, se não houver incidência de luz, teremos uma alta resistência (na ordem de 200KΩ a 1MΩ ) no dispositivo, e quando houver a incidência de luz, termos uma diminuição da resistência do dispositivo, conforme a sua curva característica.

Curva, Resistência x Iluminação


Um LDR também é sensível ao comprimento de onda da luz incidente, desta forma podemos dizer que ele depende da cor da luz (o que caracteriza a cor da luz é o seu comprimento de onda).

Curva, Sensibilidade x Comprimento de onda

Espectro de cores (comprimento de Onda)

Detalhes dos LDRs



Estrutura e Simbologia do LDR

Encapsulamento do LDR

Circuito Básico
Circuito Básico com LDR para acionamento de um LED

Na figura acima, podemos ver o circuito básico para acionamento de um LED com o LDR como sensor de Luz.
No circuito da esquerda, notamos que inicialmente o LED estará apagado, pois a lata resistência do LDR sem luz incidente, deixará o transistor no estado de corte; ao incidir luz no LDR, ele terá uma diminuição de sua resistência e desta forma, teremos uma polarização na  base, fazendo com que o transistor entre no estado de condução, acendendo o LED.
No circuito da direita, notamos que o LED estará inicialmente aceso, pois o LDR sem luz incidente terá uma resistência muito maior do que a soma de resistências do resistor de 10KΩ + potenciômetro de 10KΩ, ficando a base do transistor polarizada e o transistor no estado de condução acendendo o LED; quando a luz incidir no LDR, este terá uma diminuição de sus resistência e levará o transistor ao estado de corte, desligando o LED.

Um ajuste de sensibilidade no sistema é permitido através do potenciômetro de 10KΩ.

Logicamente, podemos usar o LDR de outras maneira, mas esta é a forma mais usual.



BUGBot

O robot terá 2 sensores LDR para poder determinar se ele deve se movimentar para a direita, para a esquerda, para frente, ou permanecer parado.
sendo:

1 x LDR sensor DIREITO
1 x LDR sensor ESQUERDO

No nosso BUGBot, usaremos motores DC para comandar um sistema de transmissão (engrenagens mais Rodas) para que o robot possa se movimentar e assim seguir a luz incidente nos sensores.
Foi usado o Kit:  Tamiya Gear Box na proporção 58:1





Se o LDR esquerdo tiver luz incidente, deverá ser acionado o motor direito para que o robot possa girar ou mover-se para a esquerda.
Se o LDR direito tiver luz incidente, deverá ser acionado o motor esquerdo para que o robot possa girar ou mover-se para a direita.
Se ambos os LDRs tiverem luz incidente, deverão ser acionados ambos os motores para que o robot possa seguir em frente.
Se ambos os LDRs não tiverem luz incidente, não deverão ser acionados ambos os motores para que o robot possa permanecer parado.

Observação importante:
Não basta somente detectar a presença de luz nos sensores e ligar os motores, precisamos também manter os motores acionados por uma quantidade de tempo mínimo para o funcionamento.


O controle dos dispositivos sensores LDR e motores, será feito pelo Arduino com um software para executar exatamente os passos acima.

Para o acionamento dos motores (como eles deverão girar somente em uma direção), não será necessário usar uma ponte-H, poderemos efetuar o acionamento usando apenas um transistor Darlington de potência.

Abaixo temos um diagrama completo dos dispositivos eletrônicos, e que utilizaremos para simular o funcionamento (primeiramente usando um software didático).


Circuito, Sensores / acionamento / processamento


Note que na figura acima o cérebro do sistema é um PICAXE8M2 (não importando agora qual é o processador e sim a parte didática).
Aqui é possível verificar a interconexão dos sensores com o processador e com os motores/rodas.
Neste circuito é importante notar que o sistema sensor funciona com logica reversa, ou seja:
Quando não temos luz no sensor, temos nível alto na entrada do processador (5V ou binário 1).
Quando temos luz no sensor, teremos nível baixo na entrada do processador (0V ou binário 0).




É isso...
Finalizamos aqui a primeira parte do BUGBot; esperem o próximo post, onde veremos a parte de programação do cérebro eletrônico, e uma simulação completa usando o programa Yenka Crocodile.



Dúvidas e sugestões enviem para: arduinobymyself@gmail.com