PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ

CCET – CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA

ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO

Projeto LIGHT TRACKER

1. Descrição do projeto:

Trata-se de um robô autônomo capaz de direcionar o seu movimento seguindo uma determinada fonte luminosa, detectar e evita precipícios (buracos) e seguir uma linha clara.

Quando em um ambiente escuro ou pouco iluminado, o robô esperará um feixe de luz, incidente sobre os sensores, forte o suficiente para determinar o curso, enquanto isso, permanecerá parado. Grassas a essa habilidade, o mesmo poderá, com algumas restrições, seguir uma linha branca, ou clara o suficiente para os sensores detectarem. Caso o mesmo detecte um precipício (buraco), se movimentará para trás, até que os sensores estejam fora do buraco.

Sua autonomia se dará por um circuito embarcado responsável por processar todas as instruções de movimento e leitura dos sensores, bem como a alimentação por baterias.

2. Projeto Eletro-Mecânico:

Estrutura:

Motores:

Optamos pela utilização de motores de corrente contínua, a saber: servo-motores modificados para que trabalhem com giro contínuo. Ainda atendendo a necessidade de autonomia das baterias, os motores são de baixa potência, porém cada qual com sua caixa de redução, acoplada em compartimentos da estrutura do robô.

Logo abaixo, os testes eletrônicos:

Tabela 1 : Medições da atividade do motor.

Figura 1: Esquema do circuito de controle para cada motor.

Como se pode perceber, a utilização de transistores no lugar de relés garante que a corrente que passará no circuito quando desligado o motor é desprezível, podendo ser considerada nula.

O circuito é chaveado pelos sinais B_n, sendo n = 0, 1, 2 e 3, permitindo que o motor gire para um lado ou para o outro ou permaneça parado (desligado – com bits chaveadores em nível lógico 0).  Tais sinais serão gerados pelo microprocessador PIC16F876A.

3. Projeto Eletrônico do Microprocessador:

Foi utilizado o microprocessador PIC16F876A para controlar o programa principal e todas as decisões do robô e um outro controlador PIC12F675 responsável pelos sensores de proximidade infravermelhos.

O microprocessador PIC16F876A foi escolhido por este já contar com entradas conversoras Analógico-Digitais, o que torna o projeto eletrônico muito mais simples, uma vez que não será necessária a implementação de um circuito conversor AD separado para enviar as informações para o processador.

Tabela 2: Definição e avaliação das características elétricas

Figura 2: Esquema da pinagem do PIC16F876A

Figura 3: Esquema da pinagem do PIC12F675

4. Sensores:

No projeto LIGHT TRACKER, três sensores foram utilizados para possibilitar a realização da tarefa principal, seguir um facho de luz, e graça aos mesmo, seguir linha clara, e outros dois sensores IV (infra vermelho), para evitar que o robô caia da superfície sobre a qual se movimenta (sensor de precipício).

Primeiramente, os sensores responsáveis por detectar e gerar valores de acordo com a intensidade luminosa do facho incidente no robô serão circuitos integrados específicos, fotodiodo monolítico com amplificador operacional. A escolha do dispositivo se deu pela possibilidade da aquisição gratuita via “samples” da empresa Texas Instruments Co e por ele já contar com um amplificador interno.

Tabela 3: Descrição geral do sensor luminoso.

O esquema dos sensores é bastante simplificado, já que se trata de um CI que realiza grande parte das manipulações necessárias. No caso do projeto LIGHT TRACKER, apenas é necessário alimentá-lo.

Figura 4: Esquema para cada sensor “OPT101”

Já para detecção de precipícios, serão utilizados sensores de proximidade infravermelhos controlados através de um microcontrolador PIC12F765. O mesmo se trata de um módulo desenvolvido pelo Professor Afonso Ferreira Miguel (afonso.miguel@pucpr.br).

O esquema para tais sensores pode ser visto na figura 3.

5. Sistema de Alimentação:

A alimentação dos circuitos do projeto LIGHT TRACKER tem como tensão base (valor padrão) 5V. A fim de se aproximar de tal valor, sem comprometer a autonomia do robô, optamos pela utilização de um circuito-série de quatro pilhas recarregáveis AA, contabilizando aproximadamente 4,8V.  Tal diferença (de 0,2V) não inviabilizará o funcionamento dos dispositivos, entre eles: sensores, motores e microcontroladores.

Tabela 4: Validação dos dispositivos quanto à tensão.

Tabela 5: Validação dos dispositivos quanto à corrente.

Portanto, foi validada a operabilidade do robô quanto aos quesitos tensão e corrente.

6. Pista de Provas:

Poderá ser empregada, na exibição final do projeto, uma superfície plana, não-escorregadia e livre de obstáculos e uma pista (circuito) construído com linhas brancas e fundo preto.

Figura 5: Pista de Prova.

7. Fluxograma do Software Embarcado:

   
   Figura 6: Fluxograma do algoritmo implementado.

8. Fotos do Projeto:

9. Vídeos:

Vídeo do Projeto.

Bastidores (fase de testes).