Omnidirectional Robot using Internet of Things (IoT)

Omnidirectional Robot using Internet of Things (IoT)

Luís Pires e Diogo Serra lpires@inete.net INETE- Instituto de Educação Técnica

Assim, este projeto, de cariz académico tem como objetivos desafiar os alunos no sentido de desenvolverem soluções robóticas que se interliguem a diferentes redes promovendo o conceito IoT, encontrando pontos de convergência tecnológica e novos paradigmas, com recursos relativamente baixos, contemplando soluções modulares e open source.

robótica

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artigo científico

A Internet das Coisas (IoT) é um ambiente no qual os objetos, animais ou pessoas são “vistos” como identificadores únicos, com capacidade para comunicar através de qualquer tipo de rede sem fios. O conceito pode também ser referido como a Internet de Tudo. Uma “coisa” em IoT, pode ser uma pessoa com um implante, um animal com um biochip integrado, um automóvel que possui sensores que comunicam com a estrada, um robot de busca e salvamento, ténis que permitem localizar crianças, entre outros. Todas as “coisas” são “vistas” como nó de rede com capacidade para comunicação sem fios.

robótica 108, 3.o Trimestre de 2017

1. INTRODUÇÃO O artigo aborda o desenvolvimento de um robot com locomoção omnidirecional que comunica e é controlado usando

Figura 1. Aspeto físico do Robot e da Luva.

IoT. Este foi realizado no curso de Técnico Eletrónica, Automação e Comando do INETE [1]. O projeto suporta duas redes sem fios diferentes: Wi-Fi e Bluetooth, com duas plataformas diferentes, um web server e uma luva equipada com sensores para controlo do robot, respetivamente.

A rede Wi-Fi estabelece a comunicação entre o web server integrado no Raspberry e um browser de Internet, permitindo que qualquer dispositivo com ligação Wi-Fi, que aceda ao Access Point (AP) criado no Raspberry possa controlar o robot. Neste modo são transmitidos

dados de controlo do Raspberry para o Arduíno, por exemplo, dados de telemetria da bateria. Está embebido na página web (estando alojada no web server) um vídeo em tempo real resultante da imagem capturada pela câmara integrada na frente do robot.

A rede Bluetooth estabelece a comunicação entre o Arduíno Nano presente na luva, (equipada com dois sensores flexíveis e um acelerómetro) e o Arduíno presente no robot. O Arduíno presente no robot é responsável pelo controlo dos atuadores e leitura de sensores e pela execução dos dados de controlo transmitidos pelos Raspberry e pelo Arduíno Nano.

O robot tem uma locomoção omnidirecional e aplica o conceito de IoT, um sistema de interligação de dispositivos computacionais, mecânicos, objetos e pessoas que através de uma identificação única têm a capacidade de transferir dados para uma rede (Internet ou Intranet) sem a necessidade de uma interação homem-homem ou homem-máquina, no controlo de um robot através das redes sem fios: Bluetooth e Wi-Fi.

2.4. Locomoção Omnidirecional A capacidade omnidirecional é realizada através de quatro rodas Mecanum que lhe permite ter uma elevada manobrabilidade. Assim, o robot não tem um sentido definido, pelo que pode ser colocado em diversas posições, realizando o ajuste automático dos controlos em relação ao utilizador no momento em que se liga, permitindo também o funcionamento invertido. A Figura 3 demonstra as diversas possibilidades de locomoção com este tipo de rodas.

3. ALGORITMOS DESENVOLVIDOS A Figura 4 representa o algoritmo geral implementado no robot, recorrendo Às linguagens de programação C/C++ e Python, para os controladores e às linguagens web HTML e Javascript para o web server.

4. CONCLUSÃO O projeto desenvolvido pode ser aplicado como plataforma de inspeção de espaços, pela sua elevada manobrabilidade e capacidade de emissão de vídeo em tempo real, permitindo assim ao operador controlá-lo remotamente. Produtos baseados nesta solução podem ser usados para o transporte de mercadorias em armazéns, espaços fabris e em espaços multi-obstáculos, pelo facto deste tipo de solução necessitar de pouco mais que a sua área útil para se poder mover. O controlo utilizando a luva apresenta-se como uma solução interessante para o controlo do robot, afastando-se dos controlos remotos regulares. Com a utilização da câmara é possível ainda de um ponto de vista académico o desenvolvimento de uma solução de análise de espaços autónoma, recorrendo-se há câmara para análise de objetos e trajetos a percorrer. O projeto apresentado neste artigo está presente numa Prova de Aptidão Profissional em 2016 [9].

5. REFERÊNCIAS [1] http://www.inete.pt [2] Pires, L., Sistemas Embebidos, Sistemas Digitais, INETE, Março 2014, Portugal.

[3] Pires, L., Microcontroladores AVR, Sistemas Digitais, INETE, Setembro 2014, Portugal.

[4] http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega [5] http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano [6] http://www.atmel.com [7] http://www.raspberrypi.org [8] http://www.rasbian.org [9] Diogo Serra, IoT to Control Robot, Prova de Aptidão Profissional, INETE, 2016.

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além de enviar os dados de controlo, disponibiliza um vídeo em tempo real e mostra os dados de telemetria da bateria.

A rede I2C é um protocolo de comunicação MultiMaster desenvolvido pela Philips, que permite a comunicação de diversos dispositivos numa única rede. O I2C é um BUS série constituído por duas linhas bidirecionais, a SDA (Serial Data Line) e SCL (Serial Clock Line). No projeto é utilizada para a comunicação com os sensores giroscópio e acelerómetro.