1.3 – Desvio de Obstáculos - LEGO NXT

O sensor ultrassônico é utilizado para medir a distância de obstáculos, sendo imprescindível o seu uso em um robô cujo objetivo é não chocar-se com objetos ou detectar a presença de algum corpo.

Figura 23 Robô com utilização de sensor ultrassônico.

Após ser iniciado o software e carregada a tela inicial do programa, cria-se um novo projeto, indo em "Crate new program", nomeando o projeto, clicando em "Go".

Figura 24 Local de criação e novo projeto. (Fonte: Autor)

Primeiramente, deve-se ir na opção "flow'' e clicar no bloco "LOOP", esse primeiro bloco é um laço lógico de repetição. Na parte inferior selecione a opção "forever", esta parte dita quantas vezes o programa repetirá as ações dentro do laço.

Figura 25 Configuração do primeiro bloco “LOOP”. (Fonte: Autor)

Novamente na opção ''flow'', deve-se inserir um bloco "SWITCH” posicionado dentro do laço "LOOP". Na parte inferior, na área sensor, deve ser selecionada a opção "Ultrasonic Sensor". Em "show" opta-se pela opção “centímetros” e na área “compare” é escolhida a opção “Maior que” 15.

Figura 26 Configuração do bloco “SWITCH”. (Fonte: Autor)

Na seção COMMOM, deve-se escolher o comando "MOVE" e inseri-lo na parte superior do comando "SWITCH". Na área inferior, devem ser selecionadas as portas “A” e “C”, com direção para frente, potência 75 e duração infinita. Essa associação do bloco MOVE e SWITCH permite ao robô seguir seu movimento para frente enquanto não encontrar um obstáculo a uma distância menor que 15 centímetros do seu sensor.

Figura 27 Inserção do bloco “MOVE”. (Fonte: Autor)

Na parte inferior do bloco "SWITCH", deve-se inserir outro bloco MOVE. As portas selecionadas devem ser "A” e “C" e os motores devem parar. Ainda na parte inferior do comando switch, após o primeiro comando MOVE, deve-se colocar um novo bloco MOVE; agora apenas a porta “A” deve ser selecionada com movimento para frente. Na área de duração do movimento, seleciona-se 1,5 rotações. Neste ramo, os motores devem parar ao encontrar o obstáculo, e, efetuando o movimento de rotação de apenar um motor, o robô deve girar sobre seu eixo, ficando assim livre de objetos a sua frente.

Figura 28 Inserção de blocos na parte inferior do bloco “SWITCH”. (Fonte: Autor)

Em seguida, outro bloco MOVE com portas AC e direção para frente, mas agora com 2 rotações, deve ser inserido. Um novo bloco MOVE deve ser inserido, selecionando agora apenas a porta do motor C com duração de 1,5 rotações. Outro comando MOVE deve ser inserido, e, na área inferior, selecionadas as portas A e C, direção para frente, potência 75 e duração infinita.

Figura 29 Novos blocos “Move”. (Fonte: Autor)

Esses blocos fazem com que o carrinho ande para frente o suficiente para ultrapassar o obstáculo e possa girar para o lado oposto de seu giro inicial, ficando assim com sua frente novamente livre de obstáculos, mas dessa vez com seu movimento na mesma direção inicial.

Posteriormente, na opção FLOW deve-se selecionar o comando WAIT e inseri-lo após o último MOVE da parte inferior do comando switch. Escolhe-se a opção “SENSOR ULTRASONIC”, em SHOW a escolha deve ser centímetros e na seção COMPARE a escolha deve ser menor que 15.

Figura 30 Configuração do bloco LOOP. (Fonte: Autor)

Agora deve ser inserido um bloco MOVE com as portas selecionadas “AC” e “Parados”. Outro bloco MOVE deve ser inserido, apenas a porta C deve ser selecionada com o valor de 1,5 rotações e potência 75. Outro bloco MOVE com portas AC, mas agora com 2 rotações e potência 75 deve ser inserido. Por fim, repete-se o último passo, no entanto, a porta selecionada deve ser apenas a porta A com o valor de 1,5 rotações e direção para frente e potência 75.

Figura 31 Algoritmo finalizado. (Fonte: Autor)

Neste último trecho, o carrinho irá esperar até encontrar um obstáculo, quando irá parar e fazer o mesmo movimento de desvio para o primeiro obstáculo. Entretanto, desta vez ele efetuará o desvio pelo outro lado, para que subsecivos desvios para um mesmo lado não o deixem distante do seu destino.

Figura 32 Download do algoritmo para o NXT. (Fonte: Autor)

1.4 – Desvio de Obstáculos - LEGO EV3

Após ser iniciado o software clicando no ícone que se encontra na área de trabalho do seu computador e carregada a tela inicial do programa, cria-se um novo projeto. Você deve ir em “file” e selecionar “new Project” ou simplesmente clicar no símbolo “+” localizado na área superior logo abaixo da aba de ferramentas. Após isso, tem-se a área de trabalho do software que conta com ferramentas baseadas em bloco de comandos.

Figura 33 Local de criação e novo projeto. (Fonte: Autor)

Vamos iniciar o algoritmo. Utilizaremos a ideia de críticas e loop, apresentado na aula introdutória. O sensor a ser utilizado vai definir que ação deve ser realizada. Como a condição para o carro andar está relacionada a distância dos obstáculos à sua frente, a utilização do sensor de infravermelho torna-se fundamental.

Inicialmente, vá à seção FLOW CONTROL ou simplesmente na cor laranja e insira o comando LOOP. Esse bloco deve ser conectado ao bloco START.

Figura 34 Passos para inserção de um Loop. (Fonte: Autor)

Seguindo os passos da Figura 12, inserimos um loop infinito no programa. A finalidade do mesmo é permitir que o sensor permaneça em constante teste e o veículo em movimento. O parâmetro do bloco loop será UNLIMITED.

Em seguida, dentro do bloco LOOP, você deverá inserir um bloco SWITCH; este bloco pode ser encontrado na seção FLOW CONTROL.

Figura 35 Inserção do comando Switch. (Fonte: Autor)

Agora você deverá inserir o parâmetro do bloco SWITCH que está inteiramente relacionado ao sensor de infravermelho. Selecione a opção INFRARED SENSOR>COMPARE>PROXIMITY.

Figura 36 Mudança do tipo de sensor a ser utilizado. (Fonte: Autor)

Devemos, então, configurar os parâmetros do sensor. Ao mudar o item “distance” para o símbolo “>”, ele indica se a comparação será com a distância maior que a programada. No segundo campo, define-se a distância que o sensor deve analisar que, para o caso, escolhe-se uma distância de 25 centímetros. Deve-se ter cuidado em observar a porta em que está ligado o sensor.

Figura 37 Parâmetros do sensor. (Fonte: Autor)

Quando o veículo se aproximar de algum obstáculo a menos de vinte e cinco centímetros, o código executado será o de baixo, enquanto isto não acontecer será executado o código da parte de cima.

No primeiro campo, onde o sensor julga como a comparação sendo verdadeira, vamos inserir um bloco motor. Vá à parte em que estão situados os comandos, na área inferior do software, e escolha a opção “ACTION” ou simplesmente clique na aba verde. Você encontrará os blocos motores. Selecione o bloco de comando que conta com dois motores e é denominado “MOVE STEERING”. Observe a figura 38.

Figura 38 Inserção do primeiro bloco de acionamento de motor. (Fonte: Autor)

Na área “PORTS” você deve selecionar as portas “B+C”, agora vá à área DIRECTION e selecione a opção “ON”, direção para frente e potência 75.

Figura 39 Configuração do primeiro Bloco Motor (Fonte: Autor)

Ou seja, enquanto o sensor não encontrar um obstáculo a menos de 25 centímetros de distância andará de forma ilimitada.

Na área inferior, a qual o bloco SWITCH julga falsa, deve ser inserido o mesmo bloco motor. No entanto, na área DIRECTION será selecionada a opção “OFF”. Ou seja, se o sensor infravermelho encontrar um obstáculo a menos de 25 centímetros de distância, ele deve parar.

Figura 40 Configuração do segundo Bloco Motor (Fonte: Autor)

Pronto, a parte que impede que o carro colida com um obstáculo está concluída.

Figura 41 Primeira parte feita, com loop, switch e os dois motores. (Fonte: Autor)

Devemos agora pensar em como o robô contornará os obstáculos e seguira seu movimento. Se meu carro deseja fazer uma curva para a direita, o motor direito deve parar e o esquerdo girar. Já em um giro para a esquerda, o motor esquerdo para e o direito gira. Pensando assim, poderemos continuar nosso algoritmo.

Ainda na parte inferior do comando SWITCH, após o bloco MOVE STEERING, insira um bloco LARGE MOTOR. Você o encontrará na seção “ACTION” ou simplesmente clicando na aba verde. Agora você deverá inserir o parâmetro do bloco LARGE MOTOR.

Na área “PORTS” você deve selecionar a porta “B”. Na área DIRECTION, selecione a opção “ON FOR ROTATIONS” com duração de 1.5 rotações, direção para frente e potência 75.

Figura 42 Parâmetros do segundo bloco motor da parte inferior do SWITCH. (Fonte: Autor)

Insira outro bloco motor, desta vez um bloco “MOVE STEERING”, que pode ser encontrado na seção “ACTION” ou simplesmente clicando na aba verde. Neste bloco, devem ser selecionadas as portas “B + C”; na área DIRECTION selecione a opção “ON FOR ROTATIONS” com duração de 2 rotações, direção para frente e potência 75.

Figura 43 Parâmetros do bloco MOVE STEERING. (Fonte: Autor)

Outro bloco “LARGE MOTOR” deve ser inserido. Este bloco pode ser encontrado na seção “ACTION” ou simplesmente clicando na aba verde. Na área “PORTS”, você deve selecionar a porta “C”. Na área DIRECTION, selecione a opção “ON FOR ROTATIONS” com duração de 1.5 rotações, direção para frente e potência 75.

Figura 44 Parâmetros do bloco LARGE MOTOR. (Fonte: Autor)

Outro bloco “MOVE STEERING” deve ser inserido. Este bloco pode ser encontrado na seção “ACTION” ou simplesmente clicando na aba verde. Na área “PORTS”, você deve selecionar as portas “B + C”. Na área DIRECTION, selecione a opção “ON” com direção para frente e potência 75.

Figura 45 Parâmetros do bloco MOVE STEERING. (Fonte: Autor)

Os blocos inseridos na parte inferior do SWITCH impedem que o carrinho colida com o obstáculo, gire para o lado esquerdo e ande para frente o suficiente para ultrapassar o obstáculo. Após isso, ele gira para o lado oposto de seu giro inicial, ficando assim com sua frente novamente livre, mas, dessa vez, com seu movimento na mesma direção inicial.

O código, após estes passos, pode ser visto na figura a seguir:

Figura 46 – Código parcial. (Fonte: Autor)

Os blocos inseridos na parte inferior do SWITCH impedem que o carrinho colida com o obstáculo, gire para o lado esquerdo e ande para frente o suficiente para ultrapassar o obstáculo. Após isso, ele gira para o lado oposto de seu giro inicial, ficando assim com sua frente novamente livre, mas, dessa vez, com seu movimento na mesma direção inicial.

Consecutivos desvios farão com que o veículo perca sua direção inicial, visto que ele sempre faz os desvios para um lado. Assim, adicionar um desvio, subsequente ao primeiro, para o lado oposto, o colocaria na sua direção inicial. Portanto, vamos repetir os blocos inseridos anteriormente, trocando as portas nos blocos “LARGE MOTOR”.

Vamos inserir um bloco WAIT. Esse bloco separa os comandos de antes com os comandos que seguem. Ele pode ser encontrado na seção “FLOW CONTROL”

Figura 47 – Bloco WAIT. (Fonte: Autor)

O bloco WAIT deve ser inserido após o último bloco motor. E configurado para trabalhar com o sensor de infravermelho, comparando se o obstáculo está a uma distância maior, e com o valor de 25 centímetros.

Figura 48– Parâmetros do loco WAIT. (Fonte: Autor)

Após o bloco WAIT, devemos inserir um comando para os motores pararem. Na seção “ACTION”, ou simplesmente na aba verde, deve-se inserir um bloco “MOVE STEERING”. As portas selecionadas devem ser “B + C”; na área DIRECTION, será selecionada a opção “OFF”. Ou seja, se o sensor infravermelho encontrar um obstáculo a menos de 25 centímetros de distância, ele deve parar.

Figura 49 – Configuração bloco que para os motores. (Fonte: Autor)

Será adicionado mais um bloco motor. Desta vez, será um bloco “LARGE MOTOR”. Na área “PORTS”, você deve selecionar a porta “C”. Na área DIRECTION, selecione a opção “ON FOR ROTATIONS” com duração de 1.5 rotações, direção para frente e potência 75.

Figura 50 – Parâmetros do bloco LARGE MOTOR. (Fonte: Autor)

Insira outro bloco motor, desta vez, um bloco “MOVE STEERING” que pode ser encontrado na seção “ACTION” ou simplesmente clicando na aba verde. Neste bloco devem ser selecionadas as portas “B + C”; na área DIRECTION, selecione a opção “ON FOR ROTATIONS” com duração de 2 rotações, direção para frente e potência 75.

Figura 51 – Parâmetros do bloco MOVE STEERING. (Fonte: Autor)

Por fim, outro bloco “LARGE MOTOR” deve ser inserido. Este bloco pode ser encontrado na seção “ACTION” ou simplesmente clicando na aba verde. Na área “PORTS”, você deve selecionar a porta “B”. Na área DIRECTION, selecione a opção “ON FOR ROTATIONS” com duração de 1.5 rotações, direção para frente e potência 75.

Figura 52 – Parâmetros do bloco LARGE MOTOR. (Fonte: Autor)

O código então encontra-se finalizado, e sua última parte pode ser visto na figura a seguir:

Figura 53 – Parte final do código. (Fonte: Autor)

Figura 54 – Gravação do programa no NXT. (Fonte: Autor)

Agora basta salvar o programa com o nome que desejar, conectar o bloco programável ao computador a partir do cabo USB, verificar se o EV3 está corretamente ligado e clicar no botão “DOWNLOAD”.