Apresentação realizada no V Simpósio de Tecnologia da Informação (STIN), na URI - Campus Santo Ângelo - RS

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Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2
Daniel Rodrigues de Sousa 1, Leandro Zanolla 1, Wagner Tanaka Botelho 1, Maria das Graças Bruno Marietto 2 e Renan Morais Furlaneto 2
1 Mestrado em Ciências da Computação – Universidade Federal do ABC (UFABC)
2 Universidade Federal do ABC (UFABC) – Centro de Matemática, Computação e Coginção (CMCC)

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Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

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Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

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Motivação
Preocupação com o ensino de fenômenos físicos, biológicos e sociais
Dificuldades dos estudantes de aprender conceitos de matemática, ciências, biologias e outras disciplinas
Dificuldades dos estudantes e aplicar conceitos estudados

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Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

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Contribuições
Explicar a possibilidade de utilizar a plataforma McLab2 no estudo prático de algoritmos a serem aplicados na Robótica Móvel

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Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

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Objetivos
Mostrar o uso da plataforma McLab2 no ensino de algoritmos de controle, especificamente o controlador PID
A partir dos resultados obtidos, pode-se implementar experimentos relacionados ao PID, possibilitando ao aluno entender os conceitos antes de aplicar em um robô real

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Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

10. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 10
Robótica educacional
Robótica: um ramo da ciência multidisciplinar
Dificuldades de entender fenômenos por trás de um robô
Robótica educacional como ferramenta de práticas de hardware e software
Uso de ferramentas auxiliares: simuladores, plataformas didáticas

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Exemplos de ferramentas
Lego Mindstorms
RoboDeck

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Exemplos de ferramentas
Arduino Robot
V-REP (Virtual Robot Experimentation Platform)

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Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

14. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 14
Plataforma McLab2

15. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 15
PIC18F452 - Características
Capaz de fornecer ou drenar 25mA por pino
Três interrupções externas
Contadores / Temporizadores de 8 ou 16 bits
Módulo CCP (Capture, Compare, PWM)
Módulo MSSP (SPI e I2C)
Módulo USART (RS-232 e RS-485)
Módulo ADC de 10 bits de resolução
EEPROM de 256 bytes
Memória Flash de 32 kBytes
Memória RAM 1,5 kBytes
Clock 40 MHz
Arquitetura Harvard
Set de instruções RISC

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Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

17. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 17
Controlador PID

18. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 18
Esquema de ligação simplificado

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Diagrama do controle PID na McLab2

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Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

21. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 21
Resposta do controlador PID no ventilador

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Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

23. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 23
Conclusões e trabalhos futuros
Plataformas como a McLab2 podem ser usados no ensino de robótica
O algoritmo do controlador PID foi testado com sucesso, mostrando uma forma alternativa de aprendizado de métodos de controle
Como trabalhos futuros pode-se estudar outras plataformas como Arduino e em single-boards como Raspberry Pi, BeagleBone Black e outros

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Perguntas

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Referências
Arduino (2014). What is arduino? Disponível em: http://arduino.cc/. Acesso em 12 de Setembro de 2014. DockLight (2014). Docklight version 2.0. Disponível em: http://www.docklight.de/. Acesso em 11 de Setembro de 2014. Gonçalves, L. M. G. (2012). Robótica, Principais Tendências e Direções. Disponível em: http://www.comciencia.br/reportagens/2005/10/09.shtml. Acesso em 16 de Junho de 2014. LEGO (2014). Lego mindstorms. Disponível em: http://www.lego.com/mindstorms/default.aspx?domainredir=www.legomindstorms.com. Acesso em 12 de Setembro de 2014. Microchip (2014). Mplab c compiler for pic18 mcus (c18). Disponível em: http://www.microchip.com/Developmenttools/ProductDetails.aspx?PartNO=SW006011. Acesso em 11 de Setembro de 2014. Mosaico (2014). Manual da placa mclab2. Disponível em: http://mosaico.com.br/Midias/Documentacao/ManualMcLab2(18F4550)_rev_02.pdf. Acesso em 11 de Setembro de 2014.

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Referências
Robotis (2014). Robotis kits. Disponível em: http://www.robotis.com/xe/. Acesso em 12 de Setembro de 2014. Silva, A. A. R. S., Barros, P. R., e Coelho, M. G. (2008). A Robótica Pedagógica no Contexto da Educação Infantil: Auxiliando o Alfabetismo. pages 1–9. Sipitakiat, A., Blikstein, P., e Cavallo, D. P. (2004). Gogo board: Augmenting programmable bricks for economically challenged audiences. In Proc. of the 6th Int. Conf. on Learning Sciences, pages 481–488. International Society of the Learning Sciences. SOUSA, D. R., SOUZA, D. J., e LAVINIA, N. C. (2010). Desbravando o Microcontrolador PIC18 (PIC18F4520) - Recursos Avanc¸ados. Editora Érica, 1 edition. Valente, J. A. e Canhette, C. C. (1995). LEGO-LOGO Explorando o Conceito de Design. In Computadores e Conhecimento: Repensando a Educação. VEX (2014). Vex robotics kits. Disponível em: http://www.vexrobotics.com/. Acesso em 12 de Setembro de 2014. ZIEGLER, J. G. e NICHOLS, N. B. (1993). Optimum settings for automatic controllers. J. Dyn. Sys. Meas. Control, 115(2B):220–222.

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OBRIGADO!
Daniel Rodrigues de Sousa: daniel.sousa@ufabc.edu.br Leandro Zanolla: leandro.zanolla@ufabc.edu.br Wagner Tanaka Botelho: wagner.tanaka@ufabc.edu.br Maria das Graças Bruno Marietto: graca.marietto@ufabc.edu.br