MOAB RAS
Conheça os objetivos e a equipe que está por trás do desenvolvimento do MOAB RAS
O que é o Moab RAS?
O Moab RAS é um projeto idealizado e desenvolvido por membros e voluntários do Capítulo Estudantil IEEE RAS UFCG, o qual tem como objetivo desenvolver e divulgar o conhecimento de áreas da robótica, algumas delas são: Eletrônica, Visão Computacional e Controle. Por meio de um sistema que permite equilibrar uma bola sobre uma plataforma, a qual possui a liberdade de inclinar-se sobre dois eixos, possibilitando realizar os movimentos sobre a bola. Em princípio, a bola deve retornar ao centro da plataforma, sem deixá-la cair, independente de perturbações internas e externas. No entanto, é possível realizar diversos movimentos sobre a bola, por exemplo, definir trajetórias para formar desenhos. Essa é uma estrutura bastante famosa, conhecida como sistema “Ball and Plate” baseada na plataforma Stewart, com 3 graus de liberdade.
A divulgação desse conhecimento será possível com a organização de um evento de robótica regional, o ENRON, na qual será organizado diversas palestras e minicursos na área, visando estimular estudantes e entusiastas da robótica a reproduzir a estrutura, aprendendo na prática os conceitos discutidos. Para facilitar estaremos disponibilizando todo o material desenvolvido durante o projeto, o qual ainda encontra-se em desenvolvimento, por isso, será atualizado constantemente o Github do projeto. Um dos maiores facilitadores é a estrutura, baseada no BABOT do Johan Link, importada para um ambiente de simulação open source, o CoppeliaSim. Além disso, estará disponível toda a documentação desenvolvida e os materiais utilizados como referência.
Inspirações
O que é o Projeto Moab?
O Projeto Moab é um pequeno robô de equilíbrio útil para demonstrar o ensino da máquina em um dispositivo físico para engenheiros. O Projeto Moab se baseia em um problema básico: manter uma bola equilibrada em cima de uma placa segurada por três braços. Mas, em vez de usar equações diferenciais e outras formas tradicionais de resolver o problema, um engenheiro ensinará ao sistema de IA como equilibrá-lo. Os usuários podem levá-lo rapidamente a áreas em que fazê-lo da maneira tradicional não seria fácil, como equilibrar um ovo em vez de uma bola.
O robô Moab M2 é um companheiro opcional para o Projeto Bonsai. O serviço Bonsai Azure contém uma simulação completa do Moab, permitindo que se experimente o ensino de máquina em software. O cérebro treinado pode então ser baixado para o bot, permitindo o controle direto.
O que é o Babot?
Este trabalho consiste na realização de um sistema que permite conter uma bola equilibrada sobre uma plataforma que tem a possibilidade de se inclinar sobre dois eixos para cancelar os movimentos da bola. Em outras palavras, se corrermos uma bola neste tabuleiro, ela irá inclinar para evitar que caia e posicione a bola em seu centro.
Equipe
BRENO MENESES
CONTROLE
Graduando no curso de Engenharia Elétrica na UFCG, atuou como membro bolsista do grupo PET - Elétrica UFCG. Atual vice-presidente do Capítulo Estudantil IEEE RAS UFCG.
GABRIEL HENRIQUE
CONTROLE
Graduando no curso de Engenharia Elétrica na UFCG, atuou como membro bolsista do grupo PET - Elétrica UFCG e voluntário do Capítulo Estudantil IEEE RAS UFCG.
Controle
O controle será feito de duas maneiras, utilizando métodos de controle de malha fechada com um controlador Proporcional, Integral e Derivativo (PID) e a partir de Inteligência Artificial (IA). No momento de implementação utilizando Inteligência Artificial (IA), então essa área estudará os métodos aplicados para realizar o treinamento no Projeto Bonsai, simulador recomendado pela Microsoft para realizar o treinamento dos modelos, e como exportar o cérebro gerado para ser implementado, assim podendo enviar os comandos para o microcontrolador da estrutura.
Hardware
Responsáveis por todo o desenvolvimento da estrutura física, isto é, estarão pesquisando local para realizar as impressões das peças em 3D e resolvendo qualquer problema que surgir. Além disso, analisaram, simularão e implementaram o circuito eletrônico, somente assim finalizando com a montagem final da estrutura.
LARISSA TEIXEIRA
HARDWARE
Técnica em eletrotécnica pelo IFPB-João Pessoa, Graduanda no curso de Engenharia Elétrica pela UFCG. Atualmente é voluntária do Capítulo Estudantil IEEE RAS UFCG e coordena o projeto RASbóticas, que tem como objetivo capacitar e incentivar a participação feminina na Robótica e Automação.
SABRINA CARDOSO
HARDWARE
Graduanda em Engenharia Elétrica pela UFCG, ex-tesoureira do IEEE RAS UFCG na gestão de 2020 e, atualmente, voluntária no capítulo.
LUCAS LOBO
VISÃO
Graduando no curso de Engenharia Elétrica na UFCG e voluntário do Capítulo Estudantil IEEE RAS UFCG.
Visão
Tem como objetivo estudar os métodos que serão utilizados para identificação dos objetos de interesse, por exemplo, a bola e plataforma por meio de uma câmera. Ademais, estudar e implementar meios de comunicar/integrar com a parte de controle.
Perguntas
O que é o Projeto Bonsai?
Projeto Bonsai é um serviço da Microsoft que permite que engenheiros, especialistas no assunto e outros que estão interessados, para ensinar uma IA para resolver problemas de controle complexos e dinâmicos, definido o que se deseja e como aprender associado a simulação, antes de aplicar em um sistema real.
O que é Visão Computacional?
Visão computacional é a forma como o computador consegue interpretar o ambiente, o que gera uma imagem. No projeto é necessário que o mesmo seja capaz de identificar a posição e velocidade precisa da bola, com essas informações é possível definir as ações que a estrutura deve realizar para atingir o objetivo.
O que é uma imagem?
Essas imagens capturadas pela câmera são um conjunto de matrizes, onde cada uma delas determina os valores de luz em cada ponto, os pixels. No espaço RGB, cada pixel é composto por 3 valores, variando de 0 a 255, que determina a intensidade das cores vermelho, verde e azul. A combinação desses 3 valores resulta na cor final, logo, uma imagem RGB possui 3 matrizes, cada uma correspondente a uma cor, cujas dimensões são iguais à resolução da imagem
O que é HSV?
HSV é a abreviatura para o sistema de cores formadas pelas matrizes hue(matiz), saturation (saturação) e value (valor):
- Hue: Determina a cor do pixel no espectro visível
- Saturation: Determina a pureza da cor, uma cor com pouca saturação possui um aspecto acinzentado
- Value: Determina o brilho da cor
O que é OpenCV?
OpenCV é uma biblioteca que possui ferramentas de processamento de imagens/vídeo e criação de interfaces gráficas de usuário, além de ser implementada em Python, uma linguagem poderosa e de simples uso.
Porquê uma Interface Gráfica?
Interfaces gráficas tem como objetivo facilitar a utilização dos programas. Por isso, foi implementada uma interface na qual é possível realizar ajustes finos de filtragem da cor do objeto, visualizar os valores importantes e a webcam, antes e depois do processamento. Além disso, fornece meios de ajustes e testes para o controle da estrutura.
O que é Controle na Robótica?
Um sistema de controle é, basicamente, um sistema, também definido como processo ou planta, que relaciona as entradas e saídas. O processo é um sistema dinâmico, ou seja, seu comportamento é descrito matematicamente por um conjunto de equações diferenciais.
A partir das informações do ambiente fornecidas pelos sensores é definindo o atual estado do processo, executando cálculos e lógicas pré-definidas é enviado o resultado da ação para os atuadores, de modo que a situação atual do processo seja modificada para que se atinja um ponto de operação próximo do desejado.
O que é PID?
O controlador Proporcional Integral Derivativo (PID) é uma técnica de controle de processos que une as ações derivativa, integral e proporcional, com o objetivo de minimizar o erro.
- Proporcional (P) – ajusta a variável de controle de forma proporcional ao erro.
- Integral (I) – ajusta a variável de controle baseando-se no tempo em que o erro acontece.
- Derivativo (D) – ajusta a variável de controle tendo como base a taxa de variação do erro.
O que é Virtualização?
A virtualização consiste na simulação computacional de sistemas, ou apenas simulação, consiste na utilização de certas técnicas matemáticas, empregadas em computadores, as quais permitem imitar o funcionamento de, praticamente, qualquer tipo de operação ou processo do mundo real, ou seja, é o estudo do comportamento de sistemas reais através do exercício de modelos.
Porquê Simular?
Simular um sistema permite testar diferentes procedimentos sem a necessidade de interromper ou desenvolver o sistema real. Por exemplo, alterar um mecanismo ou a forma de controlá-lo, antes de aplicar no modelo real. Assim, efeitos de novos equipamentos podem ser testados, antes mesmo da construção do hardware definitivo.