Freescale Cup Brasil - Uma história de 5 anos

Freescale Cup Brasil

Apresentação

 

Este artigo apresenta a competição de robótica The Freescale Cup Brasil (TFC Brasil), seus objetivos, recursos e funcionamento, além de breve histórico da competição realizada no Brasil e a participação das equipes vencedoras na competição internacional The Freescale Cup (TFC). Também descreve os componentes mecânicos e eletrônicos além do ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) que são utilizados pelas equipes competidoras, incluíndo  o  kit  de  desenvolvimento  fornecido  pela  Freescale Semiconductor  (placas  Freedom Board, Shiled Motor, Câmera Linear). Por último, discorre sobre as mudanças na competição após a aquisição da Freescale pela NXP.

 

 

Introdução

 

A Freescale Cup é um campeonato global, para estudantes de cursos de graduação e pós-graduação, onde as equipes constroem, programam e correm com um carro guiado de forma autônoma através de um circuito. O carro que completar a volta  em menor  tempo,  sem  descarrilar,  vence.  Para  a  criação  deste  carro  autônomo  é  necessário conhecimento em programação de software embarcado e a criação de circuitos básicos utilizando as peças incluídas nos kits que a Freescale vende para a competição. Com esse material o aluno deve  criar o hardware e o software  que  controlam  os  motores  do  veículo  e  guiá-lo,  de  forma autônoma, através do circuito com auxílio de uma câmera, seguindo uma linha guia ou uma pista. O desempenho do carro deve depender somente dos sensores e atuadores escolhidos para guiá-lo, juntamente ao microcontrolador.

 

Freescale Cup Brasil - Kit
Figura 1 - Conjunto de sensores e atuadores do carrinho.

 

A  The Freescale  Cup  é  uma  forma  colaborativa,  competitiva  e  prática  para  os  alunos  aprenderem sobre  sistemas  embarcados  e  controles  embutidos, além de promover o trabalho em equipe.  A  TFC,  anteriormente  conhecida como Smart Car Race começou em 2003 na Coreia do Sul com 80 equipes participantes e em 2006 iniciou uma versão na China. Desde então a Freescale Cup se expandiu para Índia, Malásia, Américas e Europa, impactando mais de 500 escolas (institutos e universidades) e 15.000 alunos por ano.

 

O  prazo  de  preparação  pode  caber  dentro  de  um  semestre,  entre  3  e  4  meses,  a maioria das equipes desenvolve o projeto dentro desse cronograma.

 

 

Composição do carrinho

 

O carrinho (robô móvel) é composto de um chassi feito em plástico que já vem pré montado com as quatro rodas. Também possui 2 motores DC para realizar a propulsão do veículo, um servo motor (FUTABA S3010), para realizar a mudança de direção, uma câmera linear (sensor de luz em escala de cinza TSL1401CL), cabos e elementos de ajuste e fixação mecânica. Manuais de montagem em arquivos e vídeos auxiliam na montagem do kit.

  

As placas eletrônicas são ofertadas à parte e consistem da placa base Kinects Freedom Board (Freedom KL25Z - ARM Cortex-M0+ processor), da placa Shield for the Freedom KL25Z e da placa com a câmera linear, resolução de 1x128 bits.

 

Algumas equipes criam ou customizam as placas eletrônicas, o que é permitido pelo regulamento da competição, desde que seja utilizado um microcontrolador Freescale para o controle do robô.

  

Freescale Cup Brasil - KL25Z
Figura 2 - Recursos da placa base Kinects Freedom Board (Freedom KL25Z), possui pinout compatível com Arduíno.

 

Freescale Cup Brasil - Shield
Figura 3 - Recursos da placa Shield for the Freedom KL25Z, possui pinout compatível com Arduíno.
Freescale Cup Brasil - Câmera
Figura 4 - Recursos da placa com a câmera linear, resolução de 1x128 bits.
Freescale Cup Brasil - Carrinho
Figura 5 - Carrinho montado com todos os componentes mecânicos e eletrônicos.

 

 

Programação

 

O software de controle pode ser construído em vários ambientes de desenvolvimento e linguagens de programação, mas a Freescale orienta os participantes a utilizarem um projeto básico (template) em linguagem C para a IDE Code Warrior Development Studio, como ponto de partida do software de controle do carrinho.

 

Tutoriais informam as funcionalidades básicas e a integração do software com o hardware do carrinho. Bibliotecas e parâmetros de configuração das interfaces são ofertados, auxiliando as equipes a iniciarem o desafio de automatizar o carrinho para a corrida, sem a necessidade de conhecer a fundo o hardware, criando, assim, uma camada de abstração entre o firmware (funções de configuração básica do carrinho) e o software de controle (funções que automatizarão o carrinho). Recursos de debug permitem verificações e testes, direto do ambiente de desenvolvimento, como breakpoint e visualização de variáveis do sistema.

 

Na imagem é possível verificar o conjunto de bibliotecas e o layout do Code Warrior Development Studio.

 

Freescale Cup Brasil - Code Warrior Development Studio
Figura 6 - Ambiente de desenvolvimento integrado Code Warrior Development Studio, fornecido para a programação do carrinho no TFC.

 

A ferramenta também conta com o recurso de programação por componentes. Através da sessão Processor Expert é possível criar, configurar, otimizar, migrar e entregar componentes de software.

 

Freescale Cup Brasil - Processor Expert
Figura 7 - Ambiente de desenvolvimento integrado Code Warrior Development Studio, programação por componentes, Processor Expert.

 

Na imagem abaixo, um fluxograma simples, ilustrando a lógica de controle programada para o carrinho. Basicamente o programa inicializa o carrinho e ingressa em um laço de controle infinito no qual:

  1. Realiza a leitura da câmera;
  2. Processa a leitura para tomar a decisão sobre a posição do carro na pista;
  3. Determina qual ação tomar: girar para a esquerda, para direita ou manter trajetória;
  4. Aciona os motores DC (propulsão).

 

Freescale Cup Brasil - Fluxograma para software de controle do carrinho.
Figura 8 - Proposta de fluxograma para software de controle do carrinho.

 

 

Histórico da competição no Brasil

 

No Brasil a competição teve início em 2011, inicialmente os kits de desenvolvimento (chassi do carrinho, placas eletrônicas) foram  distribuídos gratuitamente, meses antes do FTF (Freescale Technology Forum Brasil), geralmente no mês de Outubro, quanto as equipes de várias universidades e institutos de tecnologia do país (USP, Unicamp, IFCE, UNIFESP, INATEL, entre outras) se reuniam para competir.

 

Nos anos de 2011, 2012 e 2013 o modelo de competição baseava-se no carrinho seguidor de linha, o circuito era composto por uma linha preta em um fundo branco, a programação deveria fazer com que o carrinho percorresse a linha preta no menor tempo. No ano seguinte, 2014, o modelo de competição passou a ser o de um seguidor de pista, no qual o carrinho deveria percorrer o circuito formado por duas linhas pretas em um fundo branco, no menor tempo e sem sair da pista. Na página Lab SE (Laboratório de Sistemas Embarcados da Unicamp) é possível ver vídeos com as participações de suas equipes em todos os anos.

 

O circuito do dia da competição é definido momentos antes da prova sem conhecimento prévio das equipes participantes. O vencedor tem o direito de representar o país na competição internacional que reúne os campeões da Europa, Malásia, Japão, EUA, entre outros.

 

Freescale Cup Brasil - Competição
Figura 9 - Circuito de competição, modelo seguidor de linha e seguidor de pista.

 

 

Futuro da competição no Brasil

 

No ano de 2015 a competição nacional não foi realizada, durante o  FTF - Freescale Technology Forum Brasil 2015, como de costume. A equipe campeã do TFC Brasil 2014, time Urano (IFCE-Cedro) participou do campeonato internacional de 2015, na cidade alemã de Erlangen, ficando em 6° lugar.

 

De acordo com os organizadores da competição, a ausência do TFC Brasil 2015 ocorreu devido a uma padronização dos calendários das competições nacionais, para que os campeões nacionais e continentais disputassem a competição internacional no mesmo ano, o que não acontecia no caso brasileiro.

 

Uma proposta de cronograma para 2016 foi lançada ainda no ano passado, mas com a fusão entre NXP e Freescale os organizadores das competições nacionais e continentais mudaram e o futuro da competição no Brasil é incerto.

 

Freescale Cup Brasil - Estimativa do TFC 2016
Figura 10 - Estimativa de calendário para o TFC 2016.

 

Ao entrar em contato com os novos organizadores, da agora NXP Cup Challenge, fomos informados de que a NXP não organizará mais a competição no Brasil, no entanto se uma ou mais instituições de ensino quiserem realizar suas próprias competições, a NXP pode oferecer os kits e ajudar na organização para uma seletiva nacional, afim de selecionar uma equipe brasileira para a NXP Cup Challenge Internacional 2016.

 

Aproveitamos o espaço para convocar as equipes que já disputaram ou que possuem interesse em disputar a competição para organizarmos um evento regional ou nacional, e assim, mostrar a NXP que os pesquisadores e estudantes do Brasil têm interesse na NXP Cup Challenge e no  desenvolvimento de projetos com o portfólio da NXP.

 

 

Resumo

 

O artigo apresentou a competição de robótica TFC (The Freescale Cup) agora renomeada para NXP Cup Challenge, após a compra da Freescale pela NXP, explicou o funcionamento da competição, os componentes mecânicos e eletrônicos do robô móvel utilizado e os recursos para programar o carrinho para correr de forma autônoma na pista. Também fez um breve histórico da competição, em âmbito nacional, e discorreu sobre a desistência da NXP em organizar a competição nacional (TFC Brasil) em 2016.

 

 

Referências

 

NEWSLETTER

Receba os melhores conteúdos sobre sistemas eletrônicos embarcados, dicas, tutoriais e promoções.

Obrigado! Sua inscrição foi um sucesso.

Ops, algo deu errado. Por favor tente novamente.

Mario Wilson
Curioso por saber o que tem dentro dos aparelhos eletrônicos, me apaixonei por hardware. Atuo há 11 anos em PD&I na área de sistemas embarcados, projeto e consultoria, com ênfase no desenvolvimento de hardware e firmware. Sou docente do IFCE e mestrando em Engenharia de Teleinformática na UFC. Tento contagiar meus alunos por esse mundo fascinante que é a tecnologia!

5
Deixe um comentário

avatar
 
3 Comment threads
2 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
2 Comment authors
Rodrigo XimenesMario Wilson Recent comment authors
  Notificações  
recentes antigos mais votados
Notificar
Rodrigo Ximenes
Visitante
Rodrigo Ximenes

Coordenei equipes desde 2011, tivemos bons resultados, inclusive a oportunidade de competir na Coreia do Sul, caso animem de realizar um campeonato, podemos participar! Att.. Eng. Ximenes FT-UNICAMP http://www.ft.unicamp.br/labse

Rodrigo Ximenes
Visitante
Rodrigo Ximenes

Maravilha pode contar com nossa equipe! Espero que todos participem!