FUTEBOL DE ROBÔS

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

A ideia de robôs jogando futebol foi mencionada pela primeira vez pelo professor Alan Mackworth1 (University of British Columbia, Canadá) em um artigo intitulado On Seeing Robots2, apresentado no Vision Interface’92 (VI’92) e posteriormente publicado em um livro chamado Computer Vision: System, Theory and Applications3.

Paralelamente, um grupo de pesquisadores japoneses organizou um Workshop em “Grandes Desafios para a Inteligência Artificial”, no mês de outubro de 1992, em Tóquio, discutindo e propondo problemas que representavam grandes desafios. Esse Workshop os levou a sérias discussões sobre utilizar um jogo de futebol para promover ciência e tecnologia. Estudos foram feitos a fim de analisar a viabilidade prática dessa ideia. Os resultados mostraram que a ideia era viável, desejável e englobava diversas aplicações práticas. Em 1993, um grupo de pesquisadores, incluindo Minoru Asada, Yasuo Kuniyoshi e Hiroaki Kitano4 lançou uma competição robótica chamada de Robot J-League (fazendo uma analogia à J-League, nome da Liga Japonesa de Futebol Profissional).

Em um mês, vários pesquisadores já se pronunciavam afirmando que a iniciativa deveria ser estendida ao âmbito internacional. Surgia, então, a Robot World Cup Initiative (RoboCup).

O ano de 1997 é lembrado como um marco na história da Robótica e Inteligência Artificial. Em maio de 1997, o supercomputador da IBM, DeepBlue5, derrotava Garry Kasparov, o campeão mundial de xadrez (humano). Ainda nesse ano, a missão Pathfinder6, da NASA, obteve sucesso com a sonda Sojourner, primeiro sistema robótico autônomo para a exploração da superfície de Marte.

O Futebol de Robôs colocava-se assim como novo desafio aos pesquisadores de Inteligência Artificial. A RoboCup dava seus primeiros passos em busca do desenvolvimento de robôs jogadores de futebol capazes de enfrentar a seleção humana campeã da Copa do Mundo de 2050, que é a meta, o principal objetivo da RoboCup nos dias de hoje. Atualmente a RoboCup possui diversas categorias, sendo a Categoria Small F180 uma das duas categorias das quais a FEI participa em competições.

Entre as categorias da FIRA está a Mirosot8, pela qual a FEI também compete, e é baseado nas regras e limitações impostas por essa categoria que esse projeto foi desenvolvido.

No Brasil, em 1998, aconteceu a 1ª Copa Brasil de Futebol de Robôs, na Escola Politécnica da USP, contando com a participação de seis times de universidades e institutos de pesquisa brasileiros. Em 1998, ainda, o Time Guaraná9, formado por integrantes da POLI-USP e UNESP, participou do campeonato mundial organizado pela FIRA, na França, conquistando o vice-campeonato na categoria Mirosot. Já em 1999, aconteceu o FIRA CUP BRAZIL’9910 no Colégio Notre Dame, em Campinas. Estavam presentes mais de 30 equipes de 7 países de 4 continentes para participar de campeonatos nas categorias Narosot e Mirosot, Robosot e Kheperasot.

Para esta competição, realizaremos um projeto teoricamente básico, onde construiremos um robô (carro), que será construído usando os parâmetros solicitados para o projeto.

CAPÍTULO 2

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Motores elétricos

A maioria de motores elétricos trabalha pela interação entre campos eletromagnéticos, mas existem motores baseados em outros fenômenos eletromecânicos, tais como forças eletrostáticas. O princípio fundamental em que os motores eletromagnéticos são baseados é que há uma força mecânica em todo o fio quando está conduzindo corrente elétrica imersa em um campo magnético. A força é descrita pela lei da força de Lorentz e é perpendicular ao fio e ao campo magnético. Em um motor giratório, há um elemento girando, o rotor. O rotor gira porque os fios e o campo magnético são arranjados de modo que um torque seja desenvolvido sobre a linha central do rotor.

A maioria de motores magnéticos são giratórios, mas existem também os tipos lineares. Em um motor giratório, a parte giratória (geralmente no interior) é chamada de rotor, e a parte estacionária é chamada de estator . O motor é constituído de eletroímãs que são posicionados em ranhuras do material ferromagnético que constitui o corpo do rotor e enroladas e adequadamente dispostas em volta do material ferromagnético que constitui o estator.

A rotação inerente aos motores elétricos é a base do funcionamento de muitos eletrodomésticos. Por vezes, esse movimento de rotação é óbvio, como nos ventiladores ou batedeiras de bolos, mas freqüentemente permanece um tanto disfarçado, como nos agitadores das máquinas de lavar roupas ou nos 'vidros elétricos' das janelas de certos automóveis.

Motores elétricos são encontrados nas mais variadas formas e tamanhos, cada qual apropriado á sua tarefa. Não importa quanto torque ou potência um motor deva desenvolver, com certeza, você encontrará no mercado aquele que lhe é mais satisfatório.

Aqui pretendemos examinar os componentes básicos dos motores elétricos; ver 'o que faz um motor girar' e como os motores diferem um dos outros. Para fazer isso iremos nos aproveitar de conceitos já conhecidos sobre os ímãs, forças magnéticas entre ímãs, ação dos campos magnéticos sobre as correntes etc., e, quando se fizer necessário, revisaremos algumas dessas importantes relações que existem entre eletricidade e magnetismo.

O que faz girar o rotor do motor elétrico?

O rotor do motor precisa de um torque para iniciar o seu giro. Este torque (momento) normalmente é produzido por forças magnéticas desenvolvidas entre os pólos magnéticos do rotor e aqueles do estator. Forças de atração ou de repulsão, desenvolvidas entre estator e rotor, 'puxam' ou 'empurram' os pólos móveis do rotor, produzindo torques, que fazem o rotor girar mais e mais rapidamente, até que os atritos ou cargas ligadas ao eixo reduzam o torque resultante ao valor 'zero'. Após esse ponto, o rotor passa a girar com velocidade angular constante. Tanto o rotor como o estator do motor devem ser 'magnéticos', pois são essas forças entre pólos que produzem o torque necessário para fazer o rotor girar.

Todavia, mesmo que ímãs permanentes sejam freqüentemente usados, principalmente em pequenos motores, pelo menos alguns dos 'ímãs' de um motor devem ser 'eletroímãs'.

Um motor não pode funcionar se for construído exclusivamente com ímãs permanentes! Isso é fácil de perceber pois, não só não haverá o torque inicial para 'disparar'