Capítulo 4. Resultados experimentais 47
(a) Deslocamento.
(b) Velocidades.
(c) Posição inicial. (d) Posição final.
Figura 44 – Deslocamento com 100% deumax. Fonte: Autor.
Como pode ser visto nas fotografias do experimento presentes nas Figuras41, 42,43e44, o robô não chega nas coordenadas desejadas, mesmo quando os dados de odometria indicam que ele o faz. Isso ocorre devido aos erros que são inerentes aos sistemas de odometria causados, principalmente, por efeitos numéricos da integração, imprecisões paramétricas do modelo e erros nas leituras dosencoders.
Na Tabela1 é possível analisar melhor os erros de posição real, alcançada pelo robô em relação àquela desejada. Nota-se um aumento proporcional entre os erros e a velocidade linear de deslocamento.
Os maiores valores identificados foram de 19,3 cm no eixoxe 6,8 cm no eixoy, quando se utiliza 100% da velocidade frontal, que correspondem a 11% e 6% de erro em relação à posição real desejada.
Capítulo 4. Resultados experimentais 48
Tabela 1 – Erro entre odometria e posição real.
Velocidade Erro X Erro Y
25% 9,6 cm 5 cm
50% 11 cm 2 cm
75% 15,4 cm 3 cm
100% 19,3 cm 6,8 cm
(a) Deslocamento.
(b) Velocidades.
(c) Posição inicial. (d) Posição final.
Figura 45 – Deslocamento com distância maior.
Fonte: Autor.
Com a realização deste experimento, que exige maior deslocamento do robô, nota-se uma piora já esperada na resposta do sistema de localização por odometria. Foi possível mensurar um erro de aproximadamente 29 cm no eixoxe 24 cm no eixoy, provocados pelos mesmos motivos mencionados anteriormente.
Independentemente disso, em todos os experimentos apresentados, percebe-se a capacidade dos sistemas de localização e de controle da locomoção em atuar levando o robô até seu destino. Erros ocorrem em virtude de efeitos reais como imperfeição das rodas, falhas paramétricas e acúmulo de erros da integração numérica. Porém, mesmo assim, considera-se que as respostas visualizadas foram satisfatórias, atendendo aos requisitos do projeto de robô educacional. Vale destacar que este tipo de controle de
Capítulo 4. Resultados experimentais 49
movimento não está presente em nenhuma das plataformas educacionais de baixo custo disponíveis no mercado.
50
5 CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS
Neste trabalho, desenvolveu-se a construção dos sistemas de localização e controle da locomoção de um robô móvel de propósito educacional. A implementação desses sistemas garantiu ao equipamento a capacidade de realizar movimentos mais precisos em seu espaço de trabalho. Além disso, para possibilitar a realização de experimentos com os sistemas, apresentou-se o desenvolvimento de outras características do protótipo relacionadas a estrutura mecânica, eletrônica e de comunicação.
Após os controladores serem implementados e ajustados, percebeu-se resultados experimentais considerados satisfatórios.
Podemos concluir observando os gráficos da Figura44b, que quando o robô está com sua velocidade em 100%, os motores possuem uma resposta sem muitas oscilações, e quando sua velocidade é menor as oscilações dos motores aumentam. Outro ponto a se destacar é o erro final na posição do robô, há dois fatores que influenciam para o aumento deste erro, a alta velocidade e grandes distâncias. Conforme foi apresentado nas Figuras 41,42,43e44o erro da posição final aumentou proporcionalmente à velocidade e na Figura45o erro final foi maior ao percorrer uma grande distância, mesmo o robô estando em baixa velocidade.
Desse modo, pode-se concluir que o controlador de locomoção e posição do robô móvel tem um desempenho aceitável para a aplicação em um robô móvel educacional.
Com a validação do controlador de locomoção, os próximos trabalhos serão o desenvolvimentos de novas funções no robô, tais como: adição de sensores de cor e distância para maior interação com o ambiente, instalação dedisplay para exibição de textos, desenvolvimento de uma interfacewebpara que seja possível programar o robô por meio de linguagem de blocos e remotamente.
51
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Anexos
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ANEXO A – COTAÇÃO DE CONJUNTOS EDUCACIONAIS DE ROBÓTICA
Neste anexo, apresentam-se cotações de alguns modelos de conjuntos educacionais para estudos de robótica disponíveis no mercado. As cotações, foram realizadas no dia 01 Novembro de 2022 e visam nortear materiais de maior ou menor custo aquisitivo que foram mencionados ao longo deste trabalho.
Embora não faça parte do escopo deste trabalho, vale informar que o protótipo de robô educacional em desenvolvimento no IfescampusLinhares foi planejado para ter um valor equivalente àqueles de menor custo de aquisição.
A.1 Conjuntos educacionais de maior custo de aquisição
As plataformas educacionais ilustradas a seguir são consideradas de maior custo aquisitivo. Suas funcionalidades já incluem as características desejáveis para robôs educacionais, conforme levantamento de (CHATZOPOULOS et al.,2019). Além disso, possuem ambientes de programação próprios que facilitam sua utilização no ensino de crianças.
Figura 46 – Cotação de kit de robótica VEX IQ.
Fonte: Autor.
ANEXO A. COTAÇÃO DE CONJUNTOS EDUCACIONAIS DE ROBÓTICA 56
Figura 47 – Cotação de kit de robótica Lego Spike Prime.
Fonte: Autor.
A.2 Conjuntos educacionais de menor custo de aquisição
As plataformas educacionais ilustradas a seguir são consideradas de menor custo aquisitivo.
Suas funcionalidades não incluem todas as características desejáveis para robôs educacionais, conforme levantamento de (CHATZOPOULOS et al., 2019). Além disso, sua utilização como plataforma de estudos requer maior conhecimento técnico e esforço por parte de professores e estudantes. Fato que nem sempre possibilita uma boa experiência de utilização desses materiais para o ensino de crianças.
Figura 48 – Cotação de kit de robótica ELETROGATE.
Fonte: Autor.