Desafio de Robótica

Regulamento

O Desafio de Robótica da Semana da Engenharia acontece anualmente no primeiro

dia do evento. Em 2015 o desafio constituiu-se da etapa estadual da OBR (Olimpíada

Brasileira de Robótica). Para a 13ª Semana da Engenharia o Desafio de Robótica será

realizado pelo Comitê Organizador da Semana da Engenharia e acontecerá no dia 22 de

agosto de 2016, no Centro de Convenções de Vitória.

Em um mundo onde a automação, a computação e a mecatrônica ditam o

desenvolvimento industrial, a robótica ganha cada vez mais espaço dentro da engenharia.

O Desafio tem o objetivo de incentivar com espirito esportivo a aplicação prática de

conceitos de engenharia como otimização, programação de computadores, elétrica,

eletrônica e construção mecânica.

O objetivo da competição é que sejam produzidos veículos autônomos terrestres

(UGV - Unmanned Ground Vehicles) capazes de realizar as tarefas propostas no desafio, de

forma mais eficiente possível e se adaptar a eventuais imperfeições no ambiente.

O desafio simula uma trilha em que o robô deverá escolher o caminho correto,

superar e desviar de obstáculos de modo a completar o percurso o mais rapidamente

possível.

A arena constitui-se de 4 salas e 1 ponte, com chão em MDF branco e com as trilhas

marcadas em fita isolante convencional de cor preta, lisa, sem texturas ou marcações.

Poderão ocorrer pequenas imperfeições ou irregularidades no trajeto, cabendo ao robô

superá-lo. Caso seja encontrado algum inconveniente que venha a atrapalhar a maioria dos

competidores, medidas serão tomadas pelos juízes, em comum acordo com as equipes,

durante a competição.

Uma maquete 3D de nossa arena encontra-se disponível no Grabcad

(https://grabcad.com/library/pista-comp-robotica-seng-1). Ela estará disponível em

diversos formatos para download, incluindo pdf 3D. No entanto, para uma melhor

visualização da arena, recomenda-se o uso de algum software 3D capaz de abrir o arquivo,

tais como SolidWorks, Catia, Solid Edge e Inventor.

Tanto o modelo 3D, quanto as imagens aqui dispostas, servem como base para a

pista. No entanto, poderão ocorrer modificações no caminho e disposição de obstáculos

sem aviso prévio, salve alguns pontos citados nas descrições das salas.

A primeira sala visa avaliar o desempenho do robô seguindo linha e superando

obstáculos. O robô deverá partir da Zona de Largada, constituída por um quadrado

30x30cm, onde o circuito em linha começará.

Ao sair da Zona de Largada, o robô estará entrando na sala 1. Nessa sala, serão 3 os

principais obstáculos: curvas de 90°, gaps e redutores de velocidade.

Curvas de 90°: constituem uma das partes mais difíceis de seguir linha. Por meio dela

é possível saber se os sensores para seguir linha foram bem alocados no robô e se o código

foi bem feito para superar tal. Antes e depois de uma curva de 90° haverá pelo menos 15cm

de linha reta, para o robô se alinhar. As curvas de 90° poderão estar presentes em qualquer

quantidade na sala 1.

Gaps: são espaços em branco, ou seja, com

ausência de linha preta, de comprimento de 10cm.

Estarão sempre dispostos em trechos retos, com pelo

menos 15cm de linha reta antes e depois do gap.

É por meio do gap que é possível avaliar se o robô está bem alinhado e com uma boa

programação para andar em linha reta, quando não há percurso para se seguir. Na sala 1,

serão dispostos 3 gaps ao longo da trilha.

Redutores de velocidade: serão compostos de um ou mais palitos de churrasco em

sequência. Os palitos serão pintados de branco e terão fita isolante passando em seu centro,

de modo a manter a linha preta contínua.

A disposição ao longo da pista, a quantidade de palitos e espaçamento entre eles

não é definida. No entanto, cada aglomerado de palitos de churrasco será considerado um

redutor de velocidade, tendo-se ao longo da sala 1 um total de 3 redutores de velocidade

dispostos pelo caminho. Pelos redutores de velocidade é possível avaliar o desempenho do

robô ao superar obstáculos e imperfeições.

Ao final do percurso da linha, haverá um código binário demarcado no chão com fita

isolante, de modo que caberão 4 quadrados 4x4cm e uma margem de fita isolante em torno

do código. O código será sorteado ao início de cada rodada e assumirá valores de 1 (0 0 0 1)

a 14 (1 1 1 0), onde um quadrado preto significa 1, e um quadrado sem cor (branco), significa

0.

O robô deverá executar a leitura desse código e caso o número seja par, ele se

encaminhará para a sala 2 na bifurcação em Y, que fica à esquerda. Caso o número seja

ímpar, ele deverá prosseguir para a sala 3, que ficará à direita na bifurcação em Y

Algumas possibilidades de código são:

1 2 4 5

6 8 9 10

Logo após o código binário, deixando a sala 1 e entrando na sala da bifurcação em

Y, haverá um desnível de cerca de 6mm (o robô sairá do mdf de 15mm de espessura, para

o mdf de 9mm de espessura). Esse desnível conta como um obstáculo extra, para encerrar

a sala.

A sala da bifurcação em Y é uma sala onde a linha

reta se bifurca em dois caminhos à 45° cada um. O

caminho da esquerda leva para a sala 2, e o caminho da

direita para a sala 3.

Na sala 2 haverá um circuito circular com uma entrada e uma saída. O robô, antes

de sair do circuito, deverá dar um número de voltas equivalente à metade do valor lido no

código binário. Será contada uma volta completa quando o robô passar pela entrada do

circuito. A entrada e a saída serão dispostas conforme o representado nas figuras.

Essa sala tem o intuito de avaliar a capacitação do código do robô.

Na Sala 3 haverá um circuito em U contendo 2 obstáculos para desvio e 2 áreas de

irregularidades na pista.

O robô, ao identificar o obstáculo, deverá deixar de seguir a linha e desviar do

obstáculo, retornando ao caminho logo em seguida. O desvio só será contabilizado caso o

robô retorne a linha reta em cujo trecho encontra-se o obstáculo. Ou seja, se ele cortar

caminho ou retornar para qualquer linha que não seja a linha reta onde encontra-se o

obstáculo, o desvio não será considerado. Além disso, o robô não deve tentar derrubar ou

remover o objeto da pista, havendo punição para esses casos, com subtração de pontos. É

permitido, no entanto, que o robô encoste no obstáculo, desde que esse não saia do lugar.

Os obstáculos para desvio serão constituídos de caixas de leite cheias de algum

material para dar maior massa, sendo que um obstáculo será apenas uma caixa, e outro

composto por duas caixas unidas face a face, conforme as figuras. A disposição dos

obstáculos na pista será o mais fiel possível a imagem. Haverá espaço para o robô fazer o

desvio por ambos os lados do obstáculo.

Além disso, essa sala conterá 2 áreas de irregularidades na pista. Nessas áreas,

teremos palitos de dente dispostos de forma aleatória e fixos com fita branca na pista, sem

cruzar a linha preta (eles estarão na área branca). Os palitos não serão pintados de branco,

no entanto a fita branca usada para fixa-los, eventualmente cobrirá parte deles. O robô

deverá superar esses obstáculos sem se perder da linha ou ficar preso.

Essa sala avalia a capacidade do robô de manter tração e seguir o caminho em um

terreno com irregularidades e a capacidade dimensional e do código para efetuar o desvio

dos obstáculos.

Após a saída do robô da sala 2 ou 3, haverá uma encruzilhada. Além dos dois

caminhos vindos das salas 2 e 3, haverá outras duas opções: um caminho que dá acesso a

ponte e outro sem saída. O caminho sem saída terá uma linha preta perpendicular,

conforme a figura.

Quando o robô entrar no caminho que dá acesso a ponte, haverá cerca de 40cm de

caminho em linha reta plana (contando do centro da encruzilhada até o começo da ponte),

para o robô garantir um alinhamento antes de subir a rampa.

A ponte será constituída de duas rampas de 1 metro e um vão central de 75cm de

extensão. O vão central estará a uma altura de aproximadamente 30cm do solo. Em cada

rodada, será disposto um gap em uma parte da ponte: rampa de subida, vão central, rampa

de descida.

Uma observação importante: conforme representado no modelo 3D (e retratado na

imagem acima), talvez o encaixe das tábuas MDF ocorram sem o devido aparo das quinas,

para um melhor encaixe. Nesse caso, poderão ocorrer vãos de cerca de 3mm e ressaltos de

cerca de 2mm nos encaixes das rampas com as partes planas. Caso isso ocorra, serão

colocados palitos de dente ou de churrasco para diminuir essas imperfeições, e o uso de

uma fita branca para garantir uma uniformidade do piso branco. Mas é obrigação da equipe

ter o robô preparado para essas condições, estando ela já informada. O modelo 3D foi

elaborado propositalmente de modo que é possível estimar as medidas mencionadas.

Recomenda-se ainda adicionar uma tolerância de 2mm para mais ou para menos em relação

aos valores do modelo. Nós tentaremos evitar essa condição.

Ao final da ponte, encontra-se a sala 4, com pelo menos mais 30cm de linha reta até

o fim do caminho, demarcado por uma linha transversal, conforme a figura disposta na

descrição da ponte. Também haverá uma parede de 25cm de altura no final da sala.

Na última sala, ao final da rampa o robô deverá permanecer parado por 3 segundos

sobre a transversal que indica o final do percurso. No final da contagem dos 3 segundos

para-se o cronometro e é encerrado o percurso.

Serão realizadas 3 rodadas, às 13h, às 15h e às 17h. O período da manhã será

reservado para treino das equipes. (Os horários poderão estar sujeitos a mudanças no dia

da competição).

No início de uma rodada, todos os robôs deverão ser colocados em área reservada

e os membros das equipes estarão proibidos de usar notebooks, tablets, celulares ou

qualquer outro dispositivo para programar o robô. Caso uma equipe opte por abdicar de

uma rodada, ela poderá fazer uso dos equipamentos, no entanto não receberá quaisquer

pontos pela rodada.

Depois será sorteado por algoritmo de números aleatórios um valor para o código

(1 a 14), e a ordem das equipes para se apresentarem a arena.

Cada equipe deve selecionar um membro para acompanhar o robô durante a

prova. Os outros dois deverão se manter afastados da pista. O membro que acompanhar o

robô deverá ser o responsável por decidir quando parar, quando solicitar reinício e mexer

no robô no tempo para os ajustes. No entanto, dada a largada, ele não poderá tocar mais

no robô, implicando em reinício, caso ocorra. Também é de responsabilidade desse membro

preservar a vida do robô, segurando-o caso ele saia da pista ou ameace cair da ponte,

implicando, mesmo assim, em um reinício.

Cada rodada será composta de 2 minutos para os ajustes finais e calibração de

sensores do robô, dentro da Zona de Largada e mais 5 minutos de prova.

Durante uma rodada, cada equipe terá 3 chances para realizar o percurso.

Conforme o robô vai superando os obstáculos corretamente, ele vai adquirindo pontos. A

qualquer momento da rodada, o membro responsável pode solicitar um reinício ou o fim

da rodada. Caso o robô fique parado por mais de 15 segundos ou executando movimentos

não condizentes, o juiz também poderá solicitar reinício.

Quando ocorre um reinício, o tempo continua contando, mas todos os pontos

adquiridos até então são zerados e o robô deve ser levado a Zona de Largada, para reinício

do percurso. Nesse caso, não haverá direito aos 2 minutos de ajustes, e qualquer ajuste ou

recalibração poderá ser feita com o tempo de prova (5 minutos) contando.

Após 3 tentativas sem sucesso de chegada ao final do percurso, ou após o término

dos 5 minutos de prova, ou após solicitação do membro da equipe para o fim da prova,

serão anotados os pontos adquiridos e o tempo decorrido.

Caso o robô tome atalhos, ignore certas partes do circuito ou falhe numa ação, ele

poderá continuar a prova, buscando chegar ao fim, mas não receberá os pontos daquele

obstáculo ou tarefa que ele falhou ou não executou. Ou seja, se o robô chegar ao fim da sala

4 e desligar dentro dos 3 segundos, ele terá concluído todo o percurso, mas não receberá

os pontos dos obstáculos que não superou.

Para o cálculo da pontuação final é desconsiderada a pior nota entre as três e

calculada a pontuação média entre as duas melhores rodadas de cada equipe. O tempo

médio entre as duas rodadas consideradas será usado como critério de desempate.

A prova deverá ser completada no tempo máximo de 5 minutos. Cada atividade

dentro de cada sala possui uma pontuação definida:

Cada Gap: 15 pontos (total de 45 pontos);

Cada redutor de velocidade: 15 pontos (total de 45 pontos);

Superar o desnível no final da sala (6mm): 10 pontos;

Seguir para o lado contrário ao indicado pelo código no cruzamento: - 50 pontos.

Atenção: se o robô seguir pela sala errada, Ele poderá completar as tarefas da sala

valendo metade da pontuação da sala. No caso de entrar por engano na sala 2, arredonda-

se para cima o número de voltas.

Total de pontos da sala: 100 pontos.

Dar o exato número de voltas indicado: 100 pontos;

Cada volta a mais ou a menos do número correto de voltas: - 10 pontos.

Total de pontos da sala: 100 pontos.

Cada obstáculo superado: 35 pontos cada (total de 70 pontos);

Área de irregularidades superada: 15 pontos cada (total de 30 pontos);

Deslocar o obstáculo do lugar: - 10 pontos;

Derrubar o obstáculo: -25 pontos.

Total de pontos da sala: 100 pontos.

Encontrar o caminho para a rampa de primeira: 25 pontos;

Encontrar o caminho para a rampa de segunda: 15 pontos.

Passar pelo gap: 15 pontos;

Subir a rampa: 25 pontos;

Descer a rampa: 25 pontos;

Desligar corretamente sobre a linha perpendicular da sala 4: 35 pontos.

Total de pontos da sala: 100 pontos.

Os 3 robôs que encerrarem o percurso com o menor tempo em cada rodada:

1o Lugar : 100 pontos;

2o Lugar: 75 pontos;

3o Lugar: 50 pontos.

O robô deverá ser um veículo autônomo, capaz de trafegar pelo cenário e

completar os objetivos sem qualquer interação humana ou com equipamento

(computador, smartphone, tablet, radio, …) externo à arena.

Todos os dados deverão ser processados em um sistema embarcado no próprio

robô.

Segue abaixo a lista de parâmetros dos robôs.

o Não há restrições quanto à dimensão ou peso dos robôs (desde que

ele não danifique a arena);

o Não há restrições quanto às tecnologias embarcadas;

o O robô deverá ser iniciado com o pressionamento de um único

botão, uma única vez;

o Os robôs deverão iniciar na "Zona de Largada".

o Times cujo robô viole qualquer restrição listada estarão sujeitos à

desclassificação.

As equipes devem ser compostas de 3 integrantes matriculados no Ensino

Fundamental, Médio ou Superior com qualquer combinação destes. Os Alunos do Ensino

Superior devem estar inscritos como congressistas na Semana da Engenharia.

Para os alunos de ensino fundamental e médio a inscrição para a competição será

de 30 reais por integrante.

As inscrições das equipes são feitas em plataforma de vendas do site da Semana da

Engenharia. As inscrições para estudantes de ensino superior serão vendidas juntamente

com o ingresso para a Semana da Engenharia.

As premiações de 1o, 2o e 3o lugares serão realizadas na manhã da terça-feira (23/08).

Também ganharão menção honrosa o melhor design de robô/uniforme (avaliado pelos

jurados) e robô mais criativo/inovador. Os prêmios serão negociados com patrocinadores

interessados na competição e divulgados com antecedência.

O melhor design de robô/uniforme será para a equipe que pelo entendimento dos

jurados teve maior cuidado estético do robô, caracterização da equipe (logo, camisa, etc.)

O robô mais criativo será para a equipe que pelo entendimento dos jurados utilizar

melhor tecnologias alternativas, materiais inusitados e formas não convencionais de

construção (o robô deve ser funcional).

Quaisquer dúvidas sobre aspectos não especificados no regulamento poderá ser

enviada para o perfil da Semana da Engenharia no Facebook e as perguntas e respostas

serão postadas no Hotsite do Desafio de Robótica em http://semanadaengenharia.com –

que será disponibilizado futuramente.