Livro: Mastering BeagleBone Robotics

Mastering BeagleBone Robotics

A editora britânica PacktPub está com o tema "Maker" para a presente semana em sua iniciativa de 1 livro de graça por dia. Vários dos livros best-sellers do mesmo tema também serão vendidos com 50 % de desconto, com preços em dólar. Na página Free Learning o anúncio mostrado  na Figura 1 aparece em destaque, anunciando a semana especial! No presente dia o livro vai de encontro à um formidável concorrente da Raspberry Pi, a BeagleBone Black, com o livro Mastering BeagleBone Robotics, de Richard Grimmet, disponibilizado de graça por 24 horas.

Arduino Home Automation Projects
Figura 1- Maker Week 2015 da Editora PacktPub.

O livro Mastering BeagleBone Robotics (Dominando Robótica com BeagleBone) ficará de graça na atual data do dia 11/12/2015. Na editora este livro custa 26,99 dólares. Aproveite para pegá-lo de graça! Lembramos que após esse período o livro voltará a ser pago!

Para obter o livro gratuito do dia, primeiro é preciso ser cadastrado na editora PacktPub, o que é feito de graça. Segundo, é preciso acessar o link do Free Learning da PacktPub, que disponibiliza um livro de graça pelo intervalo de 24 horas. Só, e somente só pelo link do Free Learning é que você poderá baixar o seu livro de graça do dia!!! Se você for ao link do livro, ele será pago!

Acessando o Free Learning no intervalo do dia 11/12/2015 até o encerramento do relógio de contagem, será visto no centro da página um conteúdo tal como mostrado na Figura 2 adiante. É destacado em vermelho um relógio com o tempo restante em que o livro permanecerá de graça. Já na parte esquerda do painel central é exibida a capa do livro. No centro do painel e logo abaixo do campo de tempo em vermelho, é apresentada em inglês uma breve descrição do livro.

Cadastrado e autenticado/logado no PacktPub, basta clicar no botão azul Claim Your Free eBook para carregar o livro em seu acervo pessoal - My Books em sua conta no PacktPub. Simples, rápido e fácil!

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Figura 2 - Painel para obtenção do livro de graça do dia.

Livro no Painel do Usuário

Tendo sido o livro carregado em seu acervo pessoal, é então possível visualizá-lo em uma ampla variedade de formatos digitais, compreendendo formatos tais como PDF, ePub, Mobi (utilizado nos leitores Kindle). É possível também ler o livro diretamente no navegador por meio da opção Read Online. Pelo fato de o livro trabalhar com conteúdo técnico e desenvolvimento de códigos de programa, é fornecido um arquivo compactado que contém os códigos-fonte trabalhados/desenvolvidos nas atividades apresentadas no livro. O arquivo de código-fonte pode ser baixado pela opção Code Files. Veja abaixo na Figura 3 como fica o livro no painel do usuário.

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Figura 3 - Livro no painel do usuário com destaque para elementos de download, leitura e códigos.

O Livro Mastering BeagleBone Robotics

Escrito por Richard Grimmet, este livro segue a mesma tendência de sua outra obra Raspberry Pi Robotics Projects, que por coinciência também foi disponibilizada de graça na Maker Week 2015 no dia 09/12/2015. Todavia, este livro foca e especializa nas peculiaridades da BeagleBone Black, que possui alguns diferenciais do Raspberry Pi. Oponentes à altura, ambos diferem em quesitos tais como gerenciamento de pacotes dos sistemas operacionais, processador, quantidade de GPIOs, dentre outras coisas.

Neste livro o autor não trata de ensinar conceitos básicos de Linux Embarcado, como lidar com terminal/console, dentre outras coisas. Ele orienta o caminho das pedras para que o usuário leitor tenha fundamentos para acessar os recursos de software e de hardware da placa para desempenhar as atividades-exemplo propostas na obra. De uma maneira bem interessante, são apresentados módulos para controle de servos, sensores e demais componentes que passariam desapercebidos, mas que o autor demonstra um elegante uso para proporcionar o funcionamento da aplicação. Partindo da configuração da placa, e passando por chassis de esteira, quadrúpede, barco, submarino e até mesmo quadcóptero, o autro compreende vários tipos de problemas e situações nestes cenários de controle de robôs. Vale muito bem a leitura, tanto mais se você já é proprietário de uma BeagleBone Black (or White), quanto mais se possui uma Raspberry Pi ou correlatos, tais como Orange Pi, Banana Pi, pois os exemplos facilmente podem ser aplicados com algumas modificações. Se você gosta de robótica e quer ter um panorama geral de desenvolvimento de robôs em topologias multicamadas, este livro é pra você.

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Figura 4 - Capa do livro "Mastering BeagleBone Robotics"

Sumário do Livro

Veja adiante um resumo do que é apresentado em cada capítulo do livro.

Capítulo 1 - Preparando a BeagleBone Black. Este primeiro e introdutório capítulo é voltado para o setup inicial da placa, instalação do sistema operacional no cartão de memória, configuração de repositórios e acesso à rede, acesso remoto à BeagleBone Black com área de trabalho,  instalação e configuração de pacotes adicionais, dentre outras coisas. Após o setup, o autor também aborda a configuração da BeagleBone Black para reconhecimento de fala com PocketSphinx, fala de texto com eSpeak e Visão Computacional com OpenCV, apresentando para cada caso exemplos de códigos com Python que demonstram cada funcionalidade. Como a BeagleBone Black não tem saída de áudio nem microfone integrados, é preciso usar uma placa de som USB e fazer as devidas conexões com  microfone e alto falante.

Capítulo 2 - Construindo um veículo tracionado básico.  Tomando por base o chassis Rover 5 e componentes tais como Ponte H (ou "controlador de motor") e Baterias para alimentação dos motores e da BeagleBone Black, o autor destaca as ligações entre os componentes do robô, e demonstra programaticamente em Python como comunicar com o controlador Pololu TReX Jr Dual Motor DMC02, que recebe comandos via Serial UART e controla os motores do chassis. Por fim, é apresentado como controlar o robô via comandos de voz.

Capítulo 3 - Adicionando sensores ao veículo.  O foco do capítulo é com relação aos sensores de distância, e o autor toma como base de exemplo sensores de tipos infravermelho e sonar, apresentando as ligações necessárias, cuidados com diferenças de operação entre os 3.3V de sinal de entrada da BeagleBone Black e 5V de alguns dos módulos apresentados. No capítulo também são apresentados exemplos de código em Python para interface dos sensores, e também uma base de lógica matemática para cálculo de trajeto com base nas distâncias computadas, e para simples desvio de obstáculos.

Capítulo 4 - Processamento de Imagens e Visão Computacional. Fazendo uso de uma câmera USB conectada à porta USB da BeagleBone Black. Para orientar bem o leitor quanto à esta área, o autor começa iniciar por um passo-a-passo em que orienta desde a conexão e identificação da câmera USB no sistema Linux da BeagleBone Black, passando por uma introdução ao uso de OpenCV com Python, para então atingir o ponto-alvo demonstrando como detectar e até mesmo rastrear objetos no fluxo de imagens obtido pela WebCam. 

Capítulo 5 - Fazendo um robô capaz de andar. Neste capítulo o autor inicia apresentando o funcionamento de servomotores, e demonstra seu uso por meio do controle de um chassis de robótica ao estilo de "aranha mecânica", tomando por base uma estrutura quadrúpede QBK-02 (e demais acessórios) com pernas movimentadas por servomotores. Um único ponto a destacar é que neste exemplo o autor preferiu usar uma placa específica para controle de servomotores, a Mini Maestro, para realizar o controle das pernas do robô. Não é para menos, seriam necessários cerca de 12 servos para controlar o movimento do robô, e a placa consegue controlar até 18. Esta placa é conectada via USB, e simula uma Serial UART com um protocolo para controle dos servos. O autor então demonstra como criar um programa em Python para controlar o robô por meio da placa Mini Maestro, enviando comandos para os servos via Serial, e por fim o autor demonstra como incorporar comandos de voz ao código de controle.

Capítulo 6 - Fazendo um robô capaz de navegar. Tomando por base um modelo de barco de controle remoto que pode ser facilmente adquirido, o autor demonstra como usar a BeagleBone Black para controlar diretamente os servomotores do barco, destacando as GPIOs compatíveis com controle PWM e como realizar esse controle em código Python. Para permitir o controle remoto do barco com BeagleBone Black, o autor faz uso de um módulo XBee (ZigBee) com placa de adaptação USB, ou seja, a comunicação do módulo XBee com a BeagleBone Black é feita via USB-Serial no exemplo apresentado.

Capítulo 7 - Usando GPS para navegação. O capítulo começa com uma explicação do conceito e forma de operação do GPS para computar as informações de localização. Para exemplo da aplicação modelo, o autor faz uso do módulo VPN1513, que comunica via Serial UART e segue o protocolo NMEA0183 para informar os dados de GPS. Na sequência do capítulo, o autor apresenta um passo-a-passo orientando a criação de um programa em Python capaz de ler as sequências de informações em NMEA pela Serial e identificar as informações de latitude, longitude, altitude e velocidade, por exemplo. Fechando muito bem o capítulo, o autor mostra uma base de código em Python capaz de computar a distância entre uma localização específica e a localização atual obtida pelo módulo GPS.

Capítulo 8 - Medindo velocidade do vento - integração com sensores analógicos. O objetivo desse capítulo é demonstrar o uso do conversor analógico-digital presente na BeagleBone Black por meio da leitura do sinal de um sensor analógico de velocidade do vento da WindSensor. Para isso, o autor destaca as conexões feitas entre a placa e o sensor, e demonstra como interpretar a leitura informada pelo sensor por meio da sua curva de resposta. Como base, fornece código-fonte em Python para realizar a leitura do sinal e seu processamento, e demonstra como essa aplicação poderia ser usada para referência de navegação ao "barco" utilizado no capítulo 6. 

Capítulo 9 - Um veículo subaquático de controle remoto. Fugindo bem do trivialmente apresentado em livros de robótica, o autor demonstra como criar um submarino controlado pela BeagleBone Black. Tomando por base o kit OpenROV, é apresentado uma sequência de instruções mostrando como realizar as conexões da BeagleBone Black com bateria e controladores de motor, além da elaboração de um código de programa em Python para controle do Submarino. E para o controle remoto do submarino projetado, o autor destaca o uso de cabeamento LAN e a configuração da BeagleBone Black para operação em rede, e finaliza com um exemplo do submarino operando com webcam via OpenCV.

Capítulo 10 - Um Quadcóptero. Algo que está virando uma grande febre no presente momento é a disseminação dos drones. De brinquedos a verdadeiros utilitários em produções cinematrográficas, os quadcópteros permitem uma série de aplicações. Este capítulo é iniciado com conceitos bem elaborados sobre a forma de controle de quadcópteros, principalmente em termos de operações de motores e hélices para realização dos movimentos desejados. Tomando por base um chassis de quadcóptero convencional, o autor demonstra como realizar seu controle com a BeagleBone Black por meio de uma placa controladora Hobby King KK2.1.5. A interface entre a BeagleBone Black e a placa de controle é feita por uma placa controladora de Servos via USB, que por sua vez envia os sinais PWM para a placa controladora Hobby King, que por sua vez faz o controle dos motores do drone. Por se tratar de um controle muito mais complexo do que os demais previamente apresentados, o autor apresenta uma série de códigos escritos em Python para demonstrar como realizar o controle do quadcóptero com a topologia de sistema utilizada. Durante todo o capítulo o autor destaca conceitos de controle PID.

Capítulo 11 - Um Quadcóptero autônomo. Depois de ter dado as bases para o controle do quadcóptero no Capítulo 10, o autor agora apresenta formas de controlar remotamente o quadcóptero, seja por meio de WiFi ou algum controle gamepad sem-fio. Na sequência, aproveitando a base de visão computacional apresentada no Capítulo 4, o autor demonstra como criar um quadcóptero com câmera capaz de seguir uma bola, fazendo uso de OpenCV com código escrito em Python. No fim, o autor destaca bem brevemente formas de realizar um controle de tragetória usando GPS

BeagleBone Black é um concorrente à altura da Raspberry Pi, com mais GPIOs, um tamanho também pequeno e um preço quase à altura. Muitos entusiastas, estudantes, e até mesmo engenheiros profissionais acabam preferindo a BeagleBone Black por conta do seu formato, e outras atribuições que a destacam principalmente em aplicações de controle.

E então? Gostou? Vá logo baixar o seu, antes que o tempo acabe!

Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

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Beaglebone Black » Livro: Mastering BeagleBone Robotics
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