Construa seu robô que desvia de obstáculos com Arduino 5

Robôs chamam muito a atenção, afinal são um dos poucos “adereços tecnológicos” que parecem ganhar vida quando em operação. E se o robô fosse capaz de desviar sozinho de obstáculos? Legal, né? É justamente o que você aprenderá a fazer aqui neste post!

Você aprenderá a fazer seu próprio robô autônomo, capaz de desviar sozinho de obstáculos e sair de labirintos.

Material necessário

Para fazer este projeto, você precisará de:

• Um Kit Chassi 2WD Robô para Arduino
• Uma Placa Nano V3.0 + Cabo USB para Arduino
• Um Driver Motor Ponte H L298n
• Um Protoboard 400 Pontos
• Um Sensor de Distância Ultrassônico HC-SR04
• Um Suporte Sensor Ultrassônico HC-SR04
• Um kit de Jumpers Macho-Fêmea x40 Unidades
• Um Kit Jumpers Macho-Macho x65 Unidades
• Como fonte de alimentação, este projeto usa um powerbank (carregador portátil de celulares) sendo portanto uma “bateria recarregável” para seu robô. Se você não conhece o que é um powerbank, veja aqui fotos de alguns deles.
  Dica: quanto maior a carga (quanto mais mAh) do powerbank, melhor, pois ele funcionará por mais tempo antes de precisar de uma recarga. Neste post, utilizei um de 10.000mAh, que é uma carga considerável.

Visão geral do robô que desvia de obstáculos

Este projeto consiste de um robô de duas rodas capaz de, sozinho, desviar de obstáculos localizados a sua frente. Ou seja, o robô move-se e desvia de obstáculos por conta própria.

Os obstáculos são detectados a partir de um sensor de distância ultrassônico, capaz de informar a distância entre o robô e obstáculos à frente do mesmo, detectando quaisquer objetos em um range de 2 centímetros até 4 metros de distância do robô.

Desta forma, quando o robô está muito próximo de um obstáculo (neste projeto, muito próximo significa estar a 10 centímetros de distância do robô), este gira para esquerda ou direita até encontrar um caminho livre. Um caminho livre é um caminho sem obstáculos ou com obstáculos localizados a mais de 10 centímetros de distância. Uma vez encontrado um caminho livre, o robô segue em frente.

Para que lado girar quando localizar um obstáculo?

Em caso de o robô encontrar um obstáculo à frente, localizado a 10 ou menos centímetros de distância, este vai girar buscando um caminho livre, conforme já descrito neste post. Porém, como o robô pode decidir para que sentido deve girar (horário ou anti-horário)?

Neste caso, há duas estratégias possíveis:

1. Girar sempre em um só sentido (horário ou anti-horário): esta estratégia é a mais simples e intuitiva possível.
   Porém, se o robô se encontra em um labirinto, por exemplo, ele pode demorar mais para desviar dos obstáculos, uma vez que achar o caminho livre girando somente para um dos sentidos (horário ou anti-horário) pode fazê-lo girar bastante até encontrá-lo.
   Ainda, dependendo da situação em que se encontra e dos obstáculos encontrados, nesta estratégia o robô pode achar como caminho livre o caminho de onde acabou de vir, causando assim uma espécie de “regressão”, como se o robô desse um passo atrás na solução do labirinto, por exemplo.
2. Girar em sentido horário ou anti-horário, de forma alternada: aqui, a cada obstáculo encontrado, o robô alterna o sentido de giro. Por exemplo: se no obstáculo anterior ele girou em sentido horário, no próximo obstáculo girará no sentido anti-horário, e vice-versa. Desta forma, a chance do robô regredir na solução de um labirinto é minimizada e a chance de perder tempo girando para o lado errado também é menor.

Considerando as estratégias acima e consequências das mesmas, o robô deste projeto seguirá a estratégia de girar em sentidos alternados (estratégia 2).

Circuito esquemático

O circuito esquemático do robô pode ser visto na figura 1.

Importante: pelo fato dos motores exigirem muita corrente elétrica para funcionarem (em comparação a corrente exigida pelo Arduino Nano apenas), não se esqueça de remover o fio que liga +5 V ao Vin do Arduino Nano antes da programação do mesmo. Assim, não há o risco de um ou ambos motores ligarem e utilizarem a alimentação da USB do computador, o que pode levar a sérios danos ao computador.
Após a programação do Arduino Nano, pode-se ligar o fio que liga +5 V ao Vin do Arduino Nano novamente.

Além disso, como estamos alimentando o módulo de ponte H L298N com os 5 V fornecidos pelo powerbank e, ainda, este projeto não possui controle de velocidade de giro dos motores, é fundamental que:

• Os jumpers ATIVA MA e ATIVA MB estejam presentes (colocar jumpers)
• O jumper ATIVA 5 V esteja ausente (retirar jumper)

Para referências de quais são estes jumpers e onde se localizam no módulo, veja a figura 2.

Montagem do robô que desvia de obstáculos

Para te ajudar a organizar os componentes e fios, segue abaixo algumas fotos do robô deste post já montado.

Código-fonte do robô que desvia de obstáculos

Segue abaixo o código-fonte do projeto. Leia atentamente seus comentários para total compreensão do mesmo.

Recapitulando: o robô vai em frente até encontrar um obstáculo, localizado a 10 ou menos centímetros a sua frente. Após isso, gira em sentido horário ou anti-horário (sentidos alternados, conforme estratégia adotada) até que consiga um caminho livre (sem obstáculos ou com obstáculo a mais de 10 centímetros a frente). Os giros em sentidos alternados visam aumenta a eficiência nos desvios de obstáculos.

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