Programa de Educação Tutorial Universidade Federal do Espírito Santo Departamento de Informática 1º Time de Futebol de Robôs Capixaba Clebson Joel Mendes.

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1 Programa de Educação Tutorial Universidade Federal do Espírito Santo Departamento de Informática 1º Time de Futebol de Robôs Capixaba Clebson Joel Mendes de Oliveira cjmo208@inf.ufes.br

2 Agenda Breve histórico do projeto Sistema atual Metas do projeto

3 Breve histórico 2005: o projeto surgiu da ideia de um bolsista do grupo PET-EngComp após descobrir a existência de tal modalidade; 2006: o grupo fez um estudo de viabilidade do projeto para decidir se havia condições de desenvolver e custear o mesmo; 2006: mesmo sabendo que não haveria condições de custeio do projeto o grupo decidiu começar a estudar o assunto e desenvolver o que fosse possível; 2006: a Profª. Drª. Raquel Frizera Vassallo do departamento de Engenharia Elétrica oficializou a orientação do projeto; 2007: foi desenvolvida a primeira versão do sistema de visão e foram desenvolvidos os primeiros testes de controle sobre um robô diferencial, porém fora das especificações da categoria IEEE Very Small Soccer; 2007: o Profº. Humberto Ferasoli da UNESP-Bauru fez a doação de estruturas mecânicas do robô feitas em resina; 2008: o sistema de visão foi aprimorado, foi desenvolvido uma camada de estratégia e o grupo participou do primeiro campeonato na CBR; 2009: foi desenvolvida uma nova camada de estratégia e está sendo desenvolvido o projeto mecânico do robô;

4 Sistema Atual

5 Camada de visão: Câmera: Taxa de frame máxima 60 fps Resolução máxima da imagem à 60 fps: 640x480 Interface com PC: firewire IEEE 1934a Características principais: Segmentação de cor: objetiva identificar na imagem todos os objetos de interesse. No caso do futebol, tanto os robôs do nosso time quanto os do time adversário. Rastreamento de objetos (tracking): uma vez identificados os objetos de interesse é necessário localizá-los a cada novo quadro (frame).

6 Sistema Atual Camada de Estratégia: Uso de zonas no campo para determinar o comportamento do time; Para decidir o comportamento do time é utilizada uma função que leva em conta, além das zonas do campo, a probabilidade que o time tem de alcançar os objetivos; Como o novo projeto do robô ainda não está pronto a estratégia foi toda desenvolvida utilizando um simulador de futebol de robôs;

7 Chaveamento da Posição Função que defini o comportamento do time de acordo com a situação do jogo. Leva em consideração: Posição da Bola; Velocidade da Bola; Velocidade dos Robôs; Orientação da Bola;

8 Chaveamento da Posição Primeiro é levado em consideração a posição atual da bola, se ela estiver na área de defesa, então o time é posicionado em postura defensiva, caso contrário é posicionado em postura ofensiva. Outras situações: Bola indo em direção ao campo de defesa com velocidade elevada; Bola indo em direção ao gol com velocidade elevada; Consideração: velocidade elevada significa que a velocidade da bola é 80% maior qua a velocidade do robô mais rápido.

9 Posicionamento do Goleiro O principal parâmetro para o posicionamento do goleiro é a posição da bola. Basicamente, o goleiro se posiciona na bissetriz do ângulo formado entre a bola e as duas traves. É definido uma área na qual o goleiro tem a ação de sair na bola.

10 Sistema de Defesa Ideia principal: manter um jogador na sobra enquanto o outro tenta retomar a posse de bola. Durante o jogo há momentos em que o time adversário está atacando, para recuperar a posse da bola, foi necessário então criar uma estratégia de defesa. Diferenciamos o jogador mais rápido para a bola do que não é. Então o mais rápido vai tentar recuperar a posse de bola, o segundo jogador permanece recuado de maneira a conseguir pegar a bola caso ela resvale.

11 Sistema de Defesa A posição do jogador de sobra é calculada da seguinte forma: - É feito um circulo centrado no goleiro. - Uma reta é traçada entre os dois pontos: posição do goleiro e da bola. - A interseção do círculo com a reta gera dois pontos. - O ponto mais próximo da bola é escolhido. - O jogador é então mandado para esse ponto.

12 Sistema de Defesa Posicionamento do segundo jogador

13 Sistema de Defesa Também dividimos o campo em áreas conforme a figura

14 Sistema de Defesa Para cada área em que a bola se encontra o segundo jogador se posiciona a uma distância específica da bola. Essa distância é dada pelo raio do círculo, ficando maior com a distancia a bola ao gol. Com essa estratégia o jogador se movimenta sempre em cima de um arco definido pelo circulo e ajuda o goleiro, já que serve de obstáculo entre a bola e o gol.

15 Sistema de Ataque Considerando o campo do simulador com dimensões 150x130 e com o referencial no centro do campo.

16 Sistema de Ataque Quando a componente y da posição da bola for maior que 30, o jogador 2 do time irá se posicionar em relação ao jogador 1 (considerando o jogador 1 como o jogador que vai atrás da bola). A componente y da posição do jogador 2 será igual a componente y da posição do jogador 1 decrescido de 20 (y2 = y1 – 20). A componente x da posição do jogador 2 dependerá de qual zona o jogador 1 se encontrará.

17 Sistema de Ataque Zona 1 – Quando a componente x da posição do jogador 1 for tal que |x1| >= 40, o módulo da componente x da posição do jogador 2 será igual a 40. Zona 2 – Quando a componente x da posição do jogador 1 for tal que 15 <= |x1| <= 40, o valor da componente x da posição do jogador 2 será igual a -x1, fazendo com que se pareça um espelho. Zona 3 – Quando a componente x da posição do jogador 1 for tal que |x1| <= 15, o módulo da componente x da posição do jogador 2 será igual a 15.

18 Sistema de Ataque

19 Quando está na ofensiva, o robô tenta chutar a bola para o gol, primeiramente entrando na área amarela, para então ir em direção à bola.

20 Sistema de Ataque

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24 Sistema Atual Camada de Controle (PC): Controlador básico: controlador estabilizante de posição; Controlador desenvolvido: controlador estabilizante de posição e orientação; Configuração do módulo de RF (Xbee): o transmissor trabalha enviando o pacote de informação em modo broadcast; Camada de Controle (Embarcado)‏ Motores acionados via PWM; O receptor recebe o pacote sem verificar a origem e cada robô lê a sua parte da mensagem;

25 Sistema Atual Hardware: Placa de circuito impresso: circuito de controle dos motores integrado com o módulo de comunicação Microcontrolador: MSP430F1611 Uso de acopladores ópticos Estrutura feita de resina (polímero)‏ Motores: sem caixa de redução

26 Metas do Projeto Tornar o projeto um caminho para incluir os alunos participantes do projeto, ainda graduandos, no campo da pesquisa científica e usar o sistema desenvolvido para aplicar as idéias desenvolvidas pelos alunos; Fortalecer a vertente de ensino do projeto através da inclusão de alunos de outras engenharias; Aplicar os conhecimentos adquiridos para desenvolver projetos de ensino inovadores, inicialmente para os calouros de Engenharia de Computação; Conseguir uma verba “permanente” e dedicada somente à esse projeto.

27 Bibliografia Dunked and Jenkin, Gregory and Michael, Computational principles of mobile robotics Oliveira, Dalfior and Vassalo; Clebson, Júlio and Raquel; Vision and Control Layers of UFES_Hard_Soccer Team; TDP for LARC 2008

28 Perguntas?

29 Fim