Projeto - Veículo autônomo para recolhimento de bolas de tênis

A motivação para realização do projeto se deu através da descrição, pelo professor de tênis Leonardo Oliveira, do problema do recolhimento de bolas de tênis que ficam espalhadas pelo chão durante aulas de tênis e treinamentos. Estima-se que, no final de um dia de treino, o movimento do técnico e auxiliares para recolher a bola do chão seja repetido até 10000 vezes. Geralmente, para isso, utiliza-se um cano de PVC adaptado. Mesmo assim, o trabalho de recolhimento é manual, interrompe a orientação do atleta, leva algum tempo, é repetitivo, monótono e estafante. Quando um auxiliar faz o recolhimento, sem interrupção do treinamento, há risco de alguma bola de tênis atingi-lo com grande velocidade.

Este projeto trabalha a hipótese de se construir um veículo autônomo de baixo custo, um robô móvel, equipado com um mecanismo capaz de recolher as bolas de tênis, em tempo reduzido, sem danificá-las e sem a intervenção de um operador. A utilização deste veículo autônomo proporcionará recolhimento rápido das bolas de tênis sem interrupção do treino, de forma que o treinador poderá dispor de seu tempo na orientação do atleta tenista.

Os membros do Grupo de Pesquisa em Automação e Controle - GPAC orientam o trabalho dos alunos que executam o projeto e contribuem para busca de solução dos problemas do desenvolvimento.

O trabalho está em andamento e algumas etapas já foram desenvolvidas como:

• Produção de um protótipo de veículo com tração diferencial. Foi executado através de um projeto intitulado PROJETO MECÂNICO E CONSTRUÇÃO DE VEÍCULO AUTÔNOMO PARA RECOLHER BOLAS DE TÊNIS no período de 01/09/2017 e 30/09/2018. O trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um protótipo para teste de controladores. Os executores foram os alunos do Curso Técnico em Eletromecânica Otávio Pintado Ferreira, Bruno Pintado Ferreira, Bruno da Silveira Santos Sinnott e Bruno Sigal Soares.

• Modelamento matemático do veículo. Foi realizado pelo aluno da Engenharia Elétrica Rodrigo Borges Tavares em projeto de iniciação científica intitulado PROJETO E MODELAMENTO MATEMÁTICO DE VEÍCULO AUTÔNOMO PARA RECOLHER BOLAS DE TÊNIS no período de 01/08/2017 e 31/07/2018. Posteriormente, Rodrigo desenvolveu seu projeto de fim de curso com este mesmo tema. Foi desenvolvido o modelamento cinemático e dinâmico do robô, simulações em malha aberta e depois com um controlador fechando a malha de velocidade de giro das rodas.

• Processamento de imagens. Está sendo realizado através do projeto PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO DE CONTROLADOR DE VEÍCULO AUTÔNOMO PARA RECOLHER BOLAS DE TÊNIS que teve início em 01/08/2018 e será concluído em 31/07/2019. Esta etapa prevê o desenvolvimento do controle do veículo através de câmera. Assim, duas tarefas importantes são realizadas por dois alunos da Engenharia Elétrica: o desenvolvimento de hardware e algoritmos de controle dos motores do veículo e o desenvolvimento de algoritmos de processamento de imagens para geração de trajetórias de movimentação do veículo. O aluno Orhan Bittencourt Fernandes da Silva desenvolve os circuitos eletrônicos de controle dos motores com recursos de comunicação com celular e com uma Raspberry PI que realiza aquisição e processamento de imagens. O aluno Oscar Schmitt Kremer desenvolve algoritmos para identificar bolas de tênis em imagens obtidas de uma câmera fixada ao veículo. Estes algoritmos são baseados em inteligência artificial e processamento de imagens. Abaixo, fotos do veículo com a câmera, a quadra com muitas bolas de tênis espalhadas durante o treinamento e uma parte do resultado da identificação de círculos na imagem. Essa identificação de círculos é resultado do processamento da imagem da identificação de bolas de tênis.

Outros projetos serão desenvolvidos com objetivo de avaliação de controladores, obtenção de segurança na movimentação do veículo, desenvolvimento de um mecanismo de coleta de bolas de tênis do chão, por exemplo.