Sistema de Controle para Veículo Autônomo

O projeto baseia-se em um protótipo de um veículo de transporte industrial que se locomove através de uma linha impressa no chão. A idéia é que esse veículo sirva para o transporte de cargas entre setores, máquinas ou até mesmo a locomoção de pessoas.
Os atuais trilhos das indústrias poderão ser substituídos por linhas pintadas no chão. O emprego dessas linhas possibilitará uma melhor adaptação a um ambiente já existente, isto é, não será preciso alterar a disposição dos estoques ou máquinas já instalados.

O veículo se utiliza da linha mencionada acima como guia para o percurso. Os cruzamentos dessas linhas terão um formato padronizado e servem como ponto de referência para tomada da decisão do veículo autônomo, tanto para a escolha do mais rápido ou melhor caminho para o destino pré-determinado.
Ele terá um sistema de gerenciamento que será o responsável por controlar todas decisões que surjam no trajeto do veículo.

O sistema de gerenciamento consiste de um micro computador rodando um software específico, que denominamos "Software de Controle", implementado especialmente para ele. O software estabelece uma comunicação bi-direcional via Rádio-Frequência com o veículo, conforme o protocolo de comunicação também criado específicamente para este projeto. Através dessa comunicação, ele recebe sinais do hardware que indicam a condição do veículo. Estes sinais são as informações que serão analisadas e que possibilitaram a tomada de todas as decisões. O software irá conter um banco de dados com todas as informações dos trechos de cada percurso, tais como: tempo de percurso de cada trecho, numero de cruzamentos de cada caminho, numero de sucessos obtidos e interrupções temporárias ou permanentes do caminho.

Ao serem definidos a origem e o destino, pelo operador do software, será acessado o banco de dados para decidir o melhor caminho.
As possíveis situações que o veículo encontrará são as seguintes:
· Escolha do melhor caminho
· Decisão nos cruzamentos
· Verificação de interrupção na linha
· Desvio da linha

Como critérios de decisão para a escolha do melhor caminho temos (não necessariamente nesta ordem):
· O caminho com o menor número de cruzamentos
· O caminho sem obstáculos ou interrupções pré-definidas
· O caminho em que obteve o maior número de sucessos até o momento

O veículo entra em movimento até que encontra um cruzamento. Quando o veículo encontra um cruzamento, ele envia um sinal de 'encontrei cruzamento' para o computador e ele tem que verificar duas coisas:


1 - o veículo encontrou a sua parada : isto quer dizer que o acumulador de cruzamento está zerado, indicando que o veiculo atingiu o seu destino.

2 - o veículo encontrou um cruzamento que ainda não é o seu destino : isso acontece quando acumulador de cruzamento ainda é maior do que zero, ou seja, o cruzamento encontrado faz parte do trajeto.

Os cruzamentos podem conter até no máximo 3 direções a serem seguidas

O veículo pode ter problemas no caso de perder a linha, por razões de sujeira, movimentos muitos bruscos ou forças externas o veículo pode perder totalmente a posição da linha.

Quando isso acontece, o veículo envia ao computador um sinal de 'perdi a linha'. Este por sua vez emite um aviso ao usuário informando em qual trecho o veículo encontrou problemas e espera uma ordem do usuário. O usuário deve recolocar o veículo na linha manualmente através do controle no computador ou fisicamente no próprio veículo.

Quando o veículo 'enxergar' a linha novamente, ele envia um sinal para o computador. O computador registra o problema ocorrido naquele trecho e segue viagem com o trajeto.
O veículo pode encontrar problemas na comunicação com o computador e vice versa, para resolver este problema, independentemente da ordem que for enviada ou veículo, após algum tempo ele terá que devolver uma resposta do tipo 'perdi a linha', 'achei a linha', 'cruzamento', etc, portanto, se esse tempo extrapolar um limite imposto pelo usuário, ele enviará um sinal de pare ao veículo e emitirá um outro aviso de problemas de comunicação.


Controle de leitura de linha

Para o veículo seguir a linha impressa no chão, existe um sensor de luz que faz que se torne possível o rastreamento da linha mesmo que a mesma possua curvas. O veículo possui eixo de direção dianteiro que permite que o mesmo possa efetuar uma correção de direção no caso da linha começar a se deslocar do meio do veículo.

Toda a leitura do sensor de luz é processada pelo próprio veículo, pois este possui um sistema interno capaz de compreender que a linha está tendo variações e necessita de uma correção no controle de direção do veículo.

O sistema de controle é implementado em VHDL e se localiza no próprio veículo. O sistema ainda conta com a ajuda de um outro sistema que faz a leitura da posição da rodas que comandam a direção do veículo. Assim o sistema de controle do veículo não precisa se preocupar em ficar lendo a posição das rodas e com a lentidão da resposta ao sinal de controle.

O sensor de luz, é composto por uma seqüência de 64 micro sensores de luz que trabalham de modo passivo. Quando encontram um sinal de baixa emissão de luz, no caso o preto, emitem um sinal de nível lógico 1, no caso contrário, o branco, emitem um sinal de nível lógico 0.

O sistema sensor devolve um sinal de forma serial e analógica, este sinal é convertido para digital e recebido no sistema de controle do veículo. Este sistema de controle possui um filtro interno que elimina qualquer tipo de ruído causado por má leitura, sujeira ou qualquer leitura mal sucedida no sensor.
Após a filtragem, esse sinal é interpretado pelo sistema, verificando se a linha está deslocada mais para a direita, para a esquerda , se ela sumiu ou se ela possui um espessura maior do que a normal. Neste último caso, uma linha com espessura maior indica que o veículo encontrou um cruzamento.

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