Equipe de Futebol de Robôs Araranguá Intruders
Team Description Paper
Daniel Bitencourt Pereira, Elder Dominghini Tramontin, Marcelo Cavalcante dos Santos, Thiago
Steckert, Tiago Jampietro Bastos, Roni Carlos Ferreira, Anderson Luiz Fernandes Perez
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Resumo— Este artigo descreve a arquitetura de controle
desenvolvida para o time de futebol de robôs Araranguá
Intruders para a categoria F180. A arquitetura de controle do
time Araranguá Intruders é dividida em quatro partes:
sistema de geração de estratégias, sistema de comunicação,
sistema embarcado e hardware dos robôs. Para controlar cada
robô jogador são adotadas duas abordagens, que são
comportamentos e regras heurísticas.
I. INTRODUÇÃO
A robótica é uma área de pesquisa fascinante, sobretudo a
robótica móvel, pois permite a criação de robôs capazes de se
locomoverem em um ambiente com o objetivo de executar
alguma tarefa.
O futebol de robôs é um problema bem característico da
robótica móvel, pois um time de robôs deve ser capaz de
vagar por um ambiente determinado (campo de futebol),
encontrar a bola e levá-la até o gol do adversário e também
evitar que o adversário quando de posse da bola consiga
empurrá-la para dentro do seu gol.
O time de futebol de robôs Araranguá Intruders é
composto por seis robôs com sistema de locomoção
holonômico. Os robôs foram projetados para disputarem
partidas de futebol na categoria F180.
Daniel B. P., membro do Laboratório de Automação e Robótica Móvel
da Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Araranguá – email:
[email protected].
Elder D. T., membro do Laboratório de Automação e Robótica Móvel da
Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Araranguá – email:
[email protected].
Marcelo C. dos S., membro do Laboratório de Automação e Robótica
Móvel da Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Araranguá –
email: [email protected].
Thiago S., membro do Laboratório de Automação e Robótica Móvel da
Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Araranguá – email:
[email protected].
Tiago J. B., membro do Laboratório de Automação e Robótica Móvel da
Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Araranguá – email:
[email protected].
Roni C. F., membro do Laboratório de Automação e Robótica Móvel da
Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Araranguá – email:
[email protected].
Anderson L. F. P., membro do Laboratório de Automação e Robótica
Móvel da Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Araranguá –
email: [email protected].
O futebol de robôs pode ser usado como um instrumento
multidisciplinar e serve como uma ferramenta para integrar
alunos de diferentes cursos de graduação [1].
O Araranguá Intruders é uma iniciativa dos alunos da
Universidade Federal de Santa Catarina - Campus Araranguá
– dos cursos de Tecnologias da Informação e Comunicação,
Engenharia de Computação e Engenharia de Energia.
Este artigo está organizado como segue: na Seção II é
descrito o sistema de geração de estratégia; na Seção III é
descrito o sistema de comunicação; na Seção IV é descrito o
sistema embarcado dos robôs; as características físicas de
cada robô são descritas na Seção V; a Seção VI apresenta a
conclusão.
II. SISTEMA DE GERAÇÃO DE ESTRATÉGIAS
O sistema estrategista é executado em um PC e é responsável
por receber informações do sistema de visão, o SSL, e do
árbitro. O sistema estrategista gera uma estratégia para cada
robô baseado na posição deste no campo.
A Figura 1 ilustra a arquitetura de controle da Equipe
Araranguá Intruders que é composta por 5 (cinco) subsistemas.
Figura 1. Arquitetura de controle da Equipe Araranguá
Intruders
O Sistema de geração de estratégias recebe informações
no simulador GRsim, do sistema de visão SSL Vision e do
árbitro. O GRSim é um simulador desenvolvido pela
universidade Amir Kabir de Teerã. Nas competições o
sistema de geração de estratégias desabilita a recepção de
informações do GRsim, sendo este usado apenas para testes.
Ao receber as informações o sistema estrategista
determina um novo posicionamento e a velocidade para cada
robô e então constrói uma mensagem contendo a
identificação do robô e a velocidade de cada uma das 4
(quatro) rodas.
O módulo de geração de estratégias é baseado em
comportamentos [3] [4] [5] e a trajetória definida para cada
robô utiliza algoritmos de busca baseados em heurística.
Alguns comportamentos definidos na arquitetura são:
Chutar, Reposicionar, Desviar e Marcar. O comportamento
Chutar é ativado quando o robô está de posse da bola
próximo ao gol do adversário.
O comportamento Reposicionar define que o robô deve
se deslocar em campo até o ponto alvo, dado em coordenadas
cartesianas, através da sequencia de acionamento dos seus
motores repassado a ele via rádio.
O comportamento Desviar é ativado quando o robô
necessita evitar obstáculos, como um robô adversário.
O comportamento Marcar ocorre quando um robô
adversário está de posse da bola.
O goleiro sempre fica se movimentando dentro da área
em frente ao gol. O que determina para que lado o goleiro vai
em determinada situação de jogo é o posicionamento da bola
no campo.
III. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO
O sistema de comunicação da time Araranguá Intruders é
baseado no transceptor nRF24L01 da Nordic Systems com
frequência de 2.4 GHz e taxa de transmissão de dados de 2
Mbps.
O transmissor é ligado ao computador que executa o
sistema de visão e o sistema estrategista. O sistema
estrategista, baseado nas informações enviadas pelo sistema
de visão o SSL [2], gera uma estratégia para cada robô do
time e então o sistema de comunicação envia uma mensagem
para os robôs.
As mensagens enviadas são codificadas em 32 bits,
sendo 8 bits de identificação do robô, 8 bits para a estratégia
a ser executa internamente em cada robô, 8 bits para a
velocidade dos motores e 8 bit para determinar a direção.
As mensagens são enviadas em broadcast para os robôs
do time. Em cada robô é executado um sistema de controle
embarcado que recebe a mensagem e executa as ações que
foram determinadas pelo sistema estrategista.
V. DESCRIÇÃO DOS ROBÔS
Foram construídos 6 (seis) robôs para disputarem partidas de
futebol na categoria F180. Cada robô é composto por três
módulos de hardware: módulo de comunicação, módulo de
controle e módulo de locomoção.
O módulo de comunicação é composto por transceptor
nRF24 com frequência de 2.4 GHz e taxa de transmissão de
dados de 2 Mbps.
Este módulo é responsável por receber as informações
provenientes do sistema de geração de estratégia e então
repassá-las ao módulo de controle.
O módulo de controle é composto por um
microcontrolador PIC18F452 com clock de 20 MHz. Neste
módulo acontece todo o processamento das informações
recebidas pelo módulo de comunicação. O sistema
embarcado do robô é responsável por controlar a direção e a
velocidade de cada motor.
O módulo de locomoção é composto pelos drivers dos
motores DC que controlam o sentido de rotação de cada um
dos três motores. O controle de velocidade é realizado
através de um sinal PWM. Os robôs do time Araranguá
Intruders são holonômicos compostos por quatro rodas.
VI. CONCLUSÃO
Este artigo apresentou as características físicas e o sistema de
controle do time de futebol de robôs Araranguá Intruders da
Universidade Federal de Santa Catarina. O Araranguá
Intruders é uma iniciativa dos alunos dos cursos de
Tecnologias da Informação e Comunicação, Engenharia de
Computação e Engenharia de Energia no desenvolvimento de
uma equipe para disputar futebol de robôs na categoria F180
da Robocup.
AGRADECIMENTO
A Equipe Araranguá Intruders agradece seus ex-membros
Diogo Librelon, Jandir Bassani, Leonardo Pierri, Osvaldo
Egídeo, Luiz Farias, Stéfani Goerck, Jesser Mross, Fernando
Puntel, Girrese Reinehr e Daiane Rodrigues pela dedicação e
o excelente trabalho realizado durante o período em que
fizeram parte da equipe.
REFERÊNCIAS
IV. SISTEMA EMBARCADO
O sistema embarcado foi desenvolvido na linguagem de
programação CCS e utiliza o conceito de interrupção. Cada
nova mensagem recebida pelo rádio, gera uma interrupção no
microcontrolador que é então atendida por uma função
específica que vai determinar qual a ação a ser executada.
As mensagens recebidas são compostas por valores que
determinam as velocidades lineares de cada uma das quatro
rodas do robô.
O sistema embarcado também considera o estado da
bateria, ou seja, monitora a carga da bateria para que este
dado possa ser utilizado na execução de alguma ação.
[1] GURZONI, J. A.; MARTINS, M. F.; TONIDANDEL,
Flavio and BIANCHI, R. A. C (2011). On the
Construction of a RoboCup Small Size League Team.
Journal of The Brazilian Computer Society (SBC), Vol.
17, pp. 69 - 82.
[2] SSL
Vision.
Disponível
em:
size.informatik.uni-bremen.de/sslvision.
20/07/2011.
http://smallAcesso em:
[3] ARKIN, R. C. (1998). Behavior-Based Robotics. The
MIT Press.
[4] CHHABRA, M., ANUSHEEL NAHAR, NISHANT
AGRAWAL, T. J. A. M., MATHAD, A., and
CHAUDHURT, S. (2004). Novel approaches to vision
and motion control for robot soccer. In National
Conference on Advanced Manufacturing and Robotics CMERI, Durgapur, USA.
[5] SALIM, A., Fuentes, O., and MUNOZ, A. (2004).
Development of local vision-based behaviors for a
robotic soccer player. Technical Report CCC-04-005,
National Institute of Astrophysics, Optics and
Electronics, Puebla, México.