Plataforma Livre para Ensino de Robotica

As primeiras ideias e discussoes comecaram na Escola Tecnica Estadual Ferreira Viana. No Grupo de Robotica do Prof. Cesar.

A turma ja participou de varias olimpiadas de robotica como ja foi documentado no site da comunidade, utilizando a plataforma LEGO Mindstorms.

Vimos que uma vez uma plataforma como esta pode ser usada, os alunos focam mais em aprender a programar os algoritmos do Robo para seguir linhas, pegar latas no caminho, etc.. Isso e bom, pois uma vez vendo o resultado, a turma fica curiosa e quer aprender mais a eletronica que torna isso possivel. E na Escola Tecnica, este caminho e bem rapido. Em outras escolas (ate ensino fundamental) pode ser um bom estimulo para alunos descobrirem seu interesse por Fisica, Eletronica e Engenharia.

O Objetivo

Replica funcional e livre da plataforma de robotica LEGO Mindstorms, preferencialmente construida com Arduino e tecnologias livres similares que ja sao bem conhecidas. A ideia e que nao so a plataforma seja tao facil de lidar quanto o original, mas que possa ser construida rapidamente em qualquer lugar do mundo com o auxilio de tecnologias de impressao 3D.

Para isto o projeto deve contar com alguns items :

* Interface de programacao em blocos, como o NXT. Ja existem varias, mas precisam ser adaptadas.
* Unidade de Controle padrao – baseada em Arduino/ATMega, compativel com a interface de programacao, devera ser um pequeno desvio do Arduino padrao.
* Atuadores e sensores perifericos padronizados – Motor, Sensor de reflexao, Sensor IR, Sensor de luz colorido, etc.
* Chassis padrao para todos os circuitos
* Circuitos padrao para todos os perifericos

TODOS os designs de chassis devem ser compativeis com impressoras 3D, liberados em formato STL.

TODOS os circuitos devem ser liberados em formatos compativeis para producao em fabricas, e tambem editaveis por software livre.

TODO O SOFTWARE e modificacoes ao software original devem ser liberados sob licensa GPL.

O produto final

A ideia e ter um produto acessivel as massas, possivel de ser reproduzido em qualquer lugar, ideia bem similar a RepRap : A impressora 3D que pode se auto-reproduzir, imprimindo as partes primordiais.

Uma lista de reproducao no Youtube com diversos exemplos do que o Lego NXT pode fazer :

https://www.youtube.com/watch?v=pz2yPcQX76E&index=5&list=PL4u1P-CDDrQM_I0aaax8KWQlU1GTLvRq5

E como a interface de programacao parece :

http://www.damienkee.com/storage/Screenshot_062013_085738_PM.jpg?__SQUARESPACE_CACHEVERSION=1371725862926

Mindstorms example2

A metodologia

Uma hora sera importante levar em conta qual o “manpower” disponivel, que e diretamente proporcional a velocidade que o projeto vai andar, mas por enquanto vou me ater ao plano de execucao que imaginei para a etapa inicial :

1 – Identificar a

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melhor interface de Blocos para Arduino que suporta bibliotecas, dessa maneiro podemos escrever as nossas para atuadores e sensores
2 – Requisito : Software – o melhor e que nao seja nada “online” – num browser. Desta maneira podemos empacotar e distribuir, sendo a solucao final “out of the box” para o usuario, instala um pacote em seu sistema operacional e comeca a desenvolver.
3 – Definicao de 2 elementos iniciais para o desenvolvimento de hardware e seus padroes
4 – Brainstorm para averiguar a possibilidade de ter elementos compativeis com o Mindstorms — utilizar eletronica e software livres mas pecas LEGO para construcao de robos. Isto vai implicar no design dos chassis.
5 – Design de circuitos para os 2 elementos iniciais, prototipagem e testes.
6 – Design das interfaces entre o Unidade de Controle e Perifericos (atuadores, motores)
7 – Design dos chassis para os 2 elementos iniciais, prototipagem e testes.
8 – tudo funciona ~bem? Hora de comecar os diagramas oficiais para os circuitos e modelos 3D para o chassis.
9 – No fim do dia, sera possivel encomendar os circuitos e chassis em diversas empresas na industria brasileira ou estrangeira, em qualquer lugar do mundo.

Se conseguirmos completar este 9 passos, estaremos possivelmente contribuindo com um framework poderoso e flexivel para o desenvolvimento de Hardware Livre. Especialmente para prototipagem e ensino de robotica no Brasil, onde nao ha muita verba para esta area, e possivelmente para outros lugares do mundo.

O mais interessante deste projeto e que nao precisa ser vendido, exportado, etc. Pessoas em diferentes HackerSpaces pelo mundo podem reproduzir e comecar a desenvolver melhorias e outros perifericos a partir dai. Todas as pecas seriam ou basicas ou faceis de encomendar e ter tudo em maos em aproximadamente 1 mes.

A longa historia – como a plataforma deve funcionar

Achei um video bem longo sobre como o NXT funciona. Como isto iria espantar pessoas que nao tem muito tempo pra ler tudo, deixo no final. Para os apressados, um resumo BEM ilustrado esta em 7:00 do video :

https://www.youtube.com/watch?v=AzRRulYvVdY

Chamada para voluntarios

Por enquanto, esta e a unica maneira de tocar este projeto : com o tempo livre dos interessados que podem aprender/treinar ao realizar este projeto. Como vamos nos organizar depende do numero de interessados (espero que mais de 1 – eu mesmo). Se voce chegou ate aqui e leu a maior parte da definicao do projeto, provavelmente ja sabe o tipo de habilidades que estamos precisando no projeto, mas so para dizer que nao esta listado, aqui estao as areas que voce pode somar :

 

  • Software – Desde programadores ate Administradores de Sistemas – o desafio na area de software e uma das partes mais importantes do projeto. Precisamos nao so desenvolver codigo que se acople bem a plataforma que queremos usar, mas tambem empacotar e tornar disponivel nas principais distribuicoes de Linux (Debian, Fedora/CentOS). De la se espalhara rapido para as “distribuicoes baseadas” como Ubuntu.
  • Eletricidade/Eletronica – Necessarias em nivel basico somente. O tipo de componentes que precisamos lidar a principio nao e nada complicada. Se voce olha para um diagrama e entende o que ele define e como o circuito funciona, provavelmente tera o que dizer nesta area.
  • “Eletronica Industrial” – A parte de eletronica basica sera bem facil. Mas em algum ponto precisaremos liberar os circuitos em formatos padrao para a industria, para que possam ser impressos por CNC e entregues rapidamente.
  • CAD/Modelagem 3D/Design – Precisamos de designers sim. Para a criacao de chassis. Engenheiros raramente tem muita habilidade para isto :-) Mas podemos escrever para uma lista de designers quando esta hora chegar. Quase no fim do projeto inicial.

Futuras atualizacoes

Agora estou na etapa de pesquisar a melhor interface de blocos para a tarefa, e deinindo os formatos para tudo (como STL para modelos 3D). Vou mandando para o blog os resumos do que achar/concluir e vamos evoluindo o conceito.

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One Response to Plataforma Livre para Ensino de Robotica

  1. Samir,
    Já existe interface de blocos para o Arduino:
    DuinosBlocks: https://www.youtube.com/watch?v=EvMUdY5Yqxg
    Ardublock: http://blog.ardublock.com/

    Abraço,
    César Bastos

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