ARDUINO - Tidia-Ae

Transcrição

ARDUINO - Tidia-Ae

Invente com o Arduino - YES YOU CAN!
Prof. F. Osório
LRM - ICMC - USP
Arduino Birthday!
#ArduinoD15
257 confirmed events
Worldwide
http://www.lrm.icmc.usp.br/wiki/index.php/ArduinoDay-ICMC2015
USP São Carlos
Arduino Birthday!
#ArduinoD15
Worldwide
USP São Carlos
Arduino Birthday!
#ArduinoD15
Worldwide
USP São Carlos
Arduino Birthday!
#ArduinoD15
Worldwide
USP São Carlos
ARDUINO: Open Hardware + Open Source Software
Interface Hardware/Software Aberta, de baixo custo
e muito fácil de usar => Inventar, Inovar, Ensinar-Aprender
http://arduino.cc
6
https://www.youtube.com/watch?v=UoBUXOOdLXY
Arduino é um dispositivo
Microcontrolado Aberto
(Processador) capaz de
“sentir” o ambiente
através de suas entradas
com sensores variados,
processar os dados através
de programas (inteligentes),
e afetar o seu entorno
controlando e “agindo”
sobre o ambiente, através
de motores e atuadores,
ligando ou desligando luzes
e componentes, por
exemplo. O Arduino é capaz
de se comunicar com
computadores.
Robótica
Percebe
Sensores
Decide
Programa &
Inteligência
Age
Motores &
Atuadores
ARDUINO UNO R3
O Arduino mais “famoso” da família
- Fácil de programar (IDE)
- Fácil de conectar aos
componentes e módulos
externos (não precisa soldar!)
- Fácil de conectar a um PC
Windows, Linux ou Mac
ABERTO: Hardware e Software
Alimentação / Conexão: USB (5V)
Cabo: 6 a 20V - Componentes 5V
http://en.wikipedia.org/wiki/Arduino
http://arduino.cc/en/main/arduinoBoardUno
ARDUINO: Open Hardware / Open Software
Robótica Inteligente e Robôs Móveis Autônomos
http://arduino.cc
Arduino Uno R3
Arduino Due
Arduino LilyPad
Arduino Mega
Arduino Fio
Arduino Pro
Arduino Nano
...
Motor Shield
Ethernet Shield
Wireless Shield
Game Shield
...
13
ARDUINO: Open Hardware/Open Software
Fonte: Site arduino.cc
14
Robótica Inteligente, Robótica Educacional, Robôs Móveis
Open Hardware
Open Software IDE
- LINUX
- Windows
Robótica
Inteligente
DISPOSITIVOS
- SENSORES
- MOTORES
- INTERFACE
CONTROLE
PROGRAMAÇÃO
COMUNICAÇÂO
15
Robótica Inteligente, Robótica Educacional, Robôs Móveis
Arduino, Protoboard, Conectores/Jumpers (sem soldar!), Sensores, Atuadores,
PC (Windows/Linux), Fonte, Baterias
16
Histórico
Arduino Diecimila
(2007)
ARDUINO
Microcontrolador
ATMEL
ATmega168
Produzidas
10.000 Unidades
“Diecimila”
Fonte: Site arduino.cc 17
Histórico
Arduino Duemilanueve
(2009)
ARDUINO
Microcontrolador
ATMEL
ATmega328
Clock
16Mhz
Preço usual:
US$30,Shields diversos
18
Histórico
Arduino UNO
(2011)
PINAGEM
Digital (14 pinos) com 6 PWM
Analog Input (6 pinos)
Comunicação Serial
Entrada: Sensores diversos - Saídas: Motores, Leds, Displays, Áudio, etc.
19
Atual...
Arduino UNO R3
Arduino UNO
(2011)
ARDUINO UNO
Microcontrolador
ATMEL ATmega328
Clock 16 MHz
Digital (14 pinos) com 6 PWM (~)
Analog Input (6 pinos)
PINAGEM
Comunicação Serial
Concorrentes:
PIC
BASIC STAMP
Sun Spot
Concorrentes (superiores?)
ARM based
Raspberry Pi
Beagle Bone Black
Mbed
Vendas: SparkFun (US), AdaFruit (US), Dealextreme (China), ...
Multilógica, RoboCore, MercadoLivre, LabdeGaragem (Brasil), ...
20
Atual...
Arduino UNO R3
PWM: Pins 3, 5, 6, 9, 10, 11
21
Atual...
Arduino MEGA
Arduino MEGA
CPU: ATmega2560
Clock: 16 MHz
Digital : 52 pins
PWM: 12 pins
Analog in: 16 pins
Exemplos de Dispositivos de Entrada e Saída:
LEDs, Displays LCD, Buzzer (áudio), Botões, Potenciômetros, Encoders, ...
Bússola, Acelerômetro, GPS, Sensor de Luz, Sensor de Temperatura, de Peso, ...
Motores tipo SERVO, Corrente Contínua (DC Motors), Motor de Passo (Step Motors),
Interface com Joysticks, WiiMote, DataLoggers (SD Card), Relógios (Tempo Real),
Controle de Garras, Base Pan-Tilt, Relés, Sensor IR, Sensor Sonar, ...
Comunicação Bluetooth, WiFi, Zigbee, RF (Radio-Frequência), Serial/USB
22
Atual...
Arduino DUE (2012)
Arduino DUE
CPU: Arm Cortex-M3
Digital : 54 pins
PWM: 12 pins
Analog in: 12 pins
UARTs 4 (serial ports)
Clock: 84 MHz
USB OTG + USB Prog.
The Arduino Due is a microcontroller board based on the Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3
It is the first Arduino board based on a 32-bit ARM core microcontroller.
It has 54 digital input/output pins (of which 12 can be used as PWM outputs),
12 analog inputs, 4 UARTs (hardware serial ports), a 84 MHz clock, an USB OTG
2 DAC (digital to analog), 2 TWI, a power jack, an SPI header, a JTAG header,
a reset button and an erase button.
Warning: Unlike other Arduino boards, the Arduino Due board runs at 3.3V.
The maximum voltage that the I/O pins can tolerate is 3.3V.
Providing higher voltages, like 5V to an I/O pin could damage the board.
Fonte: Site arduino.cc 23
Atual...
Família Arduino
Fonte / Site: http://en.wikipedia.org/wiki/Arduino
24
ARDUINO: Preços do Arduino
Atual... Site Arduino
Site DealExtreme - DX (China)
Sites do Brasil (Arduino Original)
Mercado Livre (BR)
Arduino UNO R3
“Clone”
R$45,-
Preços consultados na Internet em 24.11.2013
Sites: arduino.cc, dx.com, multilogica-shop.com, www.labdegaragem.org
25
Arduino Clones / Alternativos
Brasuino
Severino
Attiny85
Beetle
Modelixino
Tatuino
26
Arduino Concorrentes...
Raspberry Pi
MBed
Outros:
pcDuino
netDuino
GumStix
FPGA
Texas (MSP430)
Freescale Kits (Motorola)
...
Beagle Bone Black
27
http://blog.mcmelectronics.com/post/Arduino-Uno-Raspberry-Pi-and-BeagleBone-Black
Arduino Concorrentes...
Linux
28
Hardware Stores
Arduino.cc Shop
Sparkfun
Adafruit
DFRobot
DX (DealExtreme)
Amazon
Ebay
Multilogica
Lab. de Garagem
RoboCore
Webtronico
Farnell (Element14)
Mercado Livre 
29
Ambiente de Desenvolvimento / Programação (IDE)
IDE – Integrated Development
Environment
Simples de usar
Adota uma linguagem “C Like”
Ambiente Linux e Windows
Open Source
Editor + Compilador
Transfere o código para o Arduino
Possui uma “console serial” (USB)
Acompanhado de diversos
Exemplos de uso do Arduino
Fonte / Site: http://arduino.cc
30
USB – Serial: com3, tty0, ...
/dev/ttyUSB0
31
IDE do Arduino: Baseada no Processing
Fonte / Site: http://processing.org/
Arduino - Oscilloscope (poor man's Oscilloscope)
Ambiente de Desenvolvimento: Programação e Simulação
VBB – Virtual Bread Board
=> SIMULAÇÃO
Simples de usar. Editor de
programas e de circuitos
exemplos de uso do Arduino
Possui uma versão
Proprietária e PAGA
deste Software
Fonte / Site: http://www.virtualbreadboard.com/
33
https://www.sites.google.com/site/unoardusim/
UNOArduSim
Simulador
Free (Gratuíto)
- Flexível
- Programável
34
https://www.sites.google.com/site/unoardusim/
35
Ambiente de Desenvolvimento: Documentação de Projeto
Fritzing.org
=> Desenho de Projetos
Simples de usar:
Editor de circuitos.
exemplos do Arduino
Versões para Windows e
Linux
Fonte / Site: http://fritzing.org/
36
ARDUINO: Open Hardware + Open Source Software
Interface Hw/Sw de baixo custo e fácil de usar
PROJETOS
PRÁTICOS
37
ARDUINO: Aplicações
Servo Motores
- Controle de ângulo por PWM (usual 0 a 180 graus)
- Marcas/Modelos: Hitec, Futaba, Parallax, 9G, ...
Motores:
DC, Servo, Stepper
Servo Motores
- Controle Angular
- Servo Contínuo
- Controle de Velocidade
HACK de Servo Angular
para usar como servo contínuo
ATENÇÃO: DC e Stepper
precisam de um “motor shield”
(Risco de queimar o Arduino se ligar direto)
38
Servo Motores
Motores:
DC, Servo, Stepper
Encoder
Motor de Passo
Motor DC
Servo Angular
Servo Contínuo
39
Servo Motores
Motores:
DC, Servo, Stepper
Servo Motores
- Controle Angular
- Servo Contínuo
- Controle de Velocidade
3 FIOS:
GND (Preto, Marrom Escuro)
VCC (Vermelho)
Control PWM (Amarelo, Branco)
40
Servo Motores – Controle Angular: Aplicações
- Controle de Aceleração: CaRINA I (Potenciômetro / Carro Elétrico)
- Controle de Aceleração: CaRINA II (“Acelerador de Autorama” / Fiat)
-Robôs com Pernas e Patas
-Robôs com Garras
- Base Pan-tilt
41
-Robôs com Garras
- Base Pan-tilt
42
-Robôs com Garras
- Base Pan-tilt
43
Robôs Móveis Autônomos:
Arduino Original (Itália)
Arduino Uno R3
U$ 30,Arduino Mega
U$ 60,-
Dealextreme (China)
Arduino Uno R3
U$ 18,60 !!!
Arduino Mega
U$ 21,80 !!!
Aceleração:
CaRINA I
CaRINA II
Arduino em um veículo de U$100.000,- !!!
44
Aplicações:
By
CaRINA II
Acelerador V2.0
Versão sem “partes móveis”
Totalmente eletrônica
(Atualmente já foi substituído por
um hardware mais confiável  )
U$100.000,“na mão” de U$30,- !!!
45
-Robôs com Garras
- Base Pan-tilt
46
ATENÇÃO: SERVO CONTÍNUO
-Robôs com Garras
- Base Pan-tilt
47
-Robôs com Garras
ATENÇÃO: SERVO CONTÍNUO
- Base Pan-tilt
48
-Robôs com Garras
- Base Pan-tilt
49
-Robôs com Garras
- Base Pan-tilt
50
-Robôs com Garras
- Base Pan-tilt
51
Robótica Inteligente e Robôs Móveis
Motores DC
ARDUINO MOTOR SHIELD
Motores:
DC, Servo, Stepper
52
Robótica Inteligente e Robôs Móveis
Motores DC
ARDUINO MOTOR SHIELD
Alternativa:
Continuous
Servo
53
Sensores:
Bússola (compass) / HMC6352
55
Sensores:
- Acelerômetro 3 Eixos / ADXL
- Seguidor de Linha
- Sensor de Temperatura
- Sensor de Luminosidade
- Sensor de Umidade
- Sensor de Proximidade IR (InfraRed)
- Sensor de Proximidade Ultrassom
- Sensor de Pressão (Peso)
- Sensor de Toque (Touch)
- Interface com Joysticks (digital, analógico, WiiMote, PS2)
- GPS (Global Positioning System)
56
Comunicação e Outros
- Shields: Ethernet , WiFi, Bluetooth, ZigBee
- Comunicação RF (Rádio Frequência)
- Relés (Ligar/Desligar Aparelhos)
- Relógio Tempo Real
- Displays
- Data Logger
RF Tx-RX
57
Comunicação e Outros
Shields
Motor
Shield
GPS Shield
LCD Shield
Data Logger
...
Joystick Shield
Touch Screen Shield
Video Game Shield
GameDuino
58
Aplicações: Gregório Hexapod orientado pela Luz
By
59
Aplicações: LRMino
By
60
Aplicações: LRMino
By
61
Aplicações: LRMino 13
By
62
Aplicações: Cofre Digital
By
63
Aplicações: Braço Robótico (copiador)
By
64
Aplicações: Mira Laser
By
65
Aplicações: Data Logger
By
66
67
Aplicações:
By
CaRINA II
Acelerador V2.0
Versão sem “partes móveis”
Totalmente eletrônica
U$100.000,“na mão” de U$30,- !!!
68
Trabalhos Desenvolvidos:
* Pré-IC (Ensino Médio) – Gregório (Robô com Patas), LRMino 13,
Braço-Plotter, KickIno, Laser-Tracker
* Tutoria (Alunos 1º Semestre Graduação) – LRMino
* Iniciação Científica – Gestos com Sensor Inercial (IMU 9DOF Razor) e Sonar
 Trabalhos publicados em Feiras de Tecnológicas e de Iniciação Científica
SIICUSP, MNR, FETEPS, Mostra Pré-IC USP (Wiki ICMC – Pré-IC)
Trabalhos de Conclusão de Curso:
• Fernando Henrique Pavaneli. “Desenvolvimento de um console interativo
para auxiliar no desenvolvimento motor e na recuperação de movimentos
de pessoas lesionadas”. 2014. [Arduino + TV-Out + Touch Sensors]
• Caio Moraes Zanon. “Utilizando o Leap Motion para interação por gestos e
controle de dispositivos externos”. 2014. [Leap Motion + Arduino + Pan-Tilt]
• Darlan Passos Jambersi. “Sistema embarcado de visão para rastreamento
por cor”. 2013. [Arduino Mega + CMUCam2]
• Alessandro Cristian Fernandes. “Sistema de Log Inteligente de Dados para
Aplicação Médica”. 2012. [Arduino + Data Logger + Sensores, Relógio, Display]
69
Trabalhos de Pesquisa (Veiculos Autônomos)
• Acelerador do Veículo CaRINA I:
Atuação no potenciômetro de ajuste da aceleração
• Protótipo do acelerador do Veículo CaRINA II:
Pedal Aceleração Eletrônica (Fiat Palio Adventure)
Patente:
SUPERMED – Sistema de Monitoramento Eletrônico para Medicamentos
Fernando Osório, Cristian Fernandes (TCC) – ICMC / USP
Liliana Batista Vieira, Sílvia Helena Cassiani – Escola Enfermagem R.Preto / USP
INOVAR
INVENTAR
ENSINAR &
APRENDER
OPEN
HARDWARE
OPEN
SOFTWARE
70
Aplicações: Reverse GeoCache (Quebra-Cabeças Geográfico)
71
Aplicações: Reverse GeoCache (Quebra-Cabeças Geográfico)
72
Aplicações: KickStarter
73
Aplicações: E-Health
74
Aplicações: E-Health
75
YES, WE CAN
YES, YOU CAN
ARDUINO:
LIVROS
Make
Magazine
+ Wikipedia
Adafruit
LabdeGaragem
Delicious Stacks
...
Google!
78
ARDUINO:
http://arduino.cc/
WEB - LINKS
Aplicações
http://techne.cesar.org.br/usando-sensores-e-atuadores-no-arduino-jogo-genius/
http://www.youtube.com/watch?v=EV_XIPZ6TVA
Conhecendo o Arduino (LdG)
http://www.youtube.com/watch?v=DlmUeHkbwLI
Walking Arduino (simple biped)
http://www.youtube.com/watch?v=TVD9KsNJ1OE
Walking Arduino (quad)
http://www.youtube.com/watch?v=JNzUC5VBF8Y
Walking Arduino (biped)
http://www.ladyada.net/learn/arduino/
Arduino LadyAda
http://www.garotascpbr.com.br/2011/10/04/introducao-ao-arduino-primeira-parte/
http://blog.makezine.com/2011/06/27/arduino-goes-to-war/
Arduino Goes to War
http://spectrum.ieee.org/geek-life/hands-on/ir-eye
IR Eye
http://arduiniana.org/projects/the-reverse-geo-cache-puzzle/
Puzzle Box (GPS)
http://www.instructables.com/id/Arduino-Projects/
Projetos
Software
http://arduino.cc/
http://www.virtualbreadboard.com/
http://fritzing.org/
Site Oficial do Arduino
Simulador do Arduino
Editor Gráfico de Projetos
LRM: http://www.lrm.icmc.usp.br/wiki/index.php/PreIC
79
Laboratório de Robótica Móvel – ICMC/USP
http://www.lrm.icmc.usp.br/
http://www.icmc.usp.br/~fosorio/
YouTube LRM:
http://www.youtube.com/lrmicmc
http://www.youtube.com/fsosorio
ARDUINO
http://arduino.cc/
http://www.lrm.icmc.usp.br/wiki/index.php/ArduinoDay-ICMC2015
80
REFERÊNCIAS e ONDE ENCONTRAR O
ARDUINO!
LIVROS
Guia do Iniciante Arduino: https://multilogica-shop.com/download_guia_arduino LIVROS,
LINKS,
Laboratório de Garagem (Foruns, Tutoriais): http://labdegaragem.com/
& Docs
Facebook – Grupo Arduino Brasil: https://www.facebook.com/groups/arduino.br/
Google + - Comunity Arduino: https://plus.google.com/u/0/communities/114444064583962076057
ARDUINO.CC Site Oficial: http://arduino.cc/
Learning, Forum, Support
KITS
Sparkfun Inventor´s Kit (SIK)
Arduino – Onde encontrar?
Arduino Store
SparkFun
Adafruit
http://www.amazon.com/s/field-keywords=arduino
http://www.farnellnewark.com.br/
http://www.makershed.com/collections/arduino-kits
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__706__689__Robotics_DIY-Arduino.html
http://www.digikey.com/
Arduino – Onde encontrar? BRASIL
São Carlos
https://www.circuitar.com.br/
https://multilogica-shop.com/
http://caandma.com.br/
https://www.robocore.net/
http://www.webtronico.com/
http://www.labdegaragem.org/loja/
http://www.filipeflop.com/
http://busca.submarino.com.br/busca.php?q=arduino
http://lista.mercadolivre.com.br/arduino
Invente com o Arduino - YES YOU CAN!
Prof. F. Osório
LRM - ICMC - USP
SOBRE O...
ABOUT ...
Google
LRM ICMC
90
LRM – Lab. de Robótica Móvel do ICMC/USP
CRob-SC/USP – Centro de Robótica de São Carlos
SITE:
LRM - http://www.lrm.icmc.usp.br/
Canal YouTube LRM
91
Prof. Fernando Osório
Prof. Denis Wolf
http://www.icmc.usp.br/~fosorio
E-mail: { fosorio, denis } @icmc.usp.br
http://www.lrm.icmc.usp.br/
Equipe do LRM
Professores:
Denis Wolf, Fernando Osório
Colaboradores :
Valdir Grassi Jr. e Kalinka Castelo Branco
LASI / EESC
LSEC / ICMC
Alunos: [~30 alunos]
 Doutorandos e Pós-Doutorandos
 Mestrandos
 Iniciação Científica, Iniciação Tecnológica, Pré-Iniciação Científica, TCCs
Programas de Bolsas USP (Tutoria, PRG, PREx)
92
Robôs Móveis Autônomos: Robótica Educativa
93
INCT-SEC
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia
Em Sistemas Embarcados Críticos
LRM – Lab. de Robótica Móvel do ICMC/USP
CRob-SC/USP – Centro de Robótica de São Carlos
SITES:
INCT-SEC - http://www.inct-sec.org/br/
LRM - http://www.lrm.icmc.usp.br/
Canal YouTube LRM - lrmicmc
Vídeo INCT-SEC http://www.youtube.com/watch?v=G3CuUsxZxO8
94
Robôs Móveis Autônomos:
ARDUINO
ONDE TUDO COMEÇA...
95
Robôs Móveis Autônomos: Robôs de Segurança
96
Robôs Móveis Autônomos: Veículos Autônomos
97
Robôs Móveis Autônomos: Veículos Autônomos
98

ARDUINO - Tidia-Ae

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