Azevedo, los ITAndroids: Equipo de fútbol robot humanoide

Judy Warner: ¿Cuánto tiempo ha existido el equipo de ITAndroids y cómo comenzó?

Arthur Azevedo: El equipo de ITAndroids fue creado en 2005 por Jackson Matsura. En aquel entonces era estudiante de maestría, ahora es profesor en el departamento de electrónica. Dos estudiantes universitarios y otro estudiante de maestría se unieron al equipo. Ganaron la simulación de fútbol 2D RoboCup (LARC) de América Latina ese año. Rápidamente se convirtieron en uno de los mejores equipos de América Latina y compitieron en la RoboCup de 2006 a 2008, y luego el equipo se separó.

El equipo de ITAndroids se recreó en 2011 y pudo competir en el Robocup 2012 en la Liga de Simulación de Fútbol 2D. El equipo obtuvo el décimo lugar. En el mismo año, el equipo obtuvo tres trofeos en 2012 LARC: 1er lugar en Simulación de fútbol 2D, 1er lugar en Simulación de fútbol 3D y 3er lugar en Humanoid Robot Racing (HRR). También este año, el equipo comenzó a reclutar y capacitar a nuevos miembros y ha crecido rápidamente desde entonces. ITAndroids ganó 4 veces la Simulación de fútbol 2D de LARC.

En 2012, el equipo comenzó a diseñar su propio hardware en la liga Very Small Size League. En 2017, calificamos para competir en la KidSize Humanoid League en la Robocup 2017. Este mismo año también obtuvimos un primer y segundo lugar en LARC HRR, compitiendo con un robot comercial (Darwin-OP2) y un robot interno diseñado y construido llamado Chape. También estamos comenzando a diseñar un robot para competir en la Small Size League, y planeamos tener un equipo completo listo para el LARC 2018.

Warner: ¡Suena como un viaje largo y muy exitoso! ¿Cuántos estudiantes totales hay en su equipo y cuántos están en el sub-equipo eléctrico y en las placas de diseño?

Azevedo: En nuestro equipo, hay unos 60 estudiantes, divididos entre diferentes proyectos de robots. Como tenemos tres tipos de robots físicos (tamaño muy pequeño, tamaño pequeño y humanoide), tenemos tres grupos de diseñadores eléctricos dedicados al diseño específico de sus robots. En el grupo de diseño eléctrico humanoide, hay cuatro miembros, compuestos por estudiantes en su primer, segundo y cuarto año, y cuentan con la ayuda de un ingeniero-mentor experimentado. El grupo tiene proyectos que consisten en conceptos de requisitos de especificación, diseño, pruebas y fabricación de placas y que respaldan el ensamblaje y la integración del robot.

Warner: ¿Puede contarnos más sobre los tipos de robots que fabrica?

Azevedo: El equipo de ITAndroids participa en cinco categorías de competición, dos de ellas simuladas y tres físicas.

Simulación de fútbol 2D: esta categoría no tiene desarrollo de hardware, sino que se centra exclusivamente en la estrategia de los robots autónomos en un partido de fútbol. Los proyectos de este año incluyen una refactorización importante del código, corrigiendo errores y haciéndolo más legible, y la migración a los patrones del equipo. También se implementó una estrategia dinámica de asignación de roles para los agentes.

Simulación de fútbol 3D: esta categoría sigue los desafíos de la anterior, agregada a la simulación de robots humanoides tridimensionales, que requieren la implementación de los movimientos del robot. Los proyectos de este año se centraron principalmente en la optimización de los parámetros para los movimientos y la navegación de los robots, así como en las herramientas de agrupamiento para estas optimizaciones y un método más eficiente para probar los robots.

Humanoide: consiste en el desarrollo de un robot humanoide físico y la implementación de todas las técnicas que se presentan en Soccer Simulation 3D en un robot real.

Nuestro equipo tuvo una expansión significativa de su conocimiento en hardware debido a la fabricación de nuestro modelo humanoide, llamado cariñosamente Chape, basado en un robot Darwin-OP importado que hemos utilizado desde el año pasado. El proyecto de hardware fue de gran alcance tanto en el lado mecánico, con el mecanizado y la impresión de casi todos los robots, así como el hardware eléctrico que fue diseñado con el uso de Altium Designer®. El equipo de desarrollo de software también trabajó muy duro para hacer muchas mejoras en los movimientos y la visión del robot.

Todos los robots se terminaron en un solo semestre, lo que garantiza la participación del equipo en la competencia Robocup en junio.

Tamaño muy pequeño (VSS): consta de un equipo de tres robots diferentes con un formato cúbico que juega un partido de fútbol. Como el equipo fabricó nuevos robots, con una placa de procesamiento y motores mejorados, Altium se utilizó para el diseño del hardware. El software ayudó con la estrategia del equipo, e hicimos un simulador para ayudar con las pruebas.

Tamaño pequeño: puede considerarse una extensión de la categoría anterior, con un equipo más grande y robots que tienen una estructura mecánica más compleja. Como una nueva categoría, el proyecto ha estado en su fase de desarrollo durante todo el año, contribuyendo a otro crecimiento significativo de nuestras capacidades de hardware. Una vez más, Altium tuvo un papel importante en nuestro proyecto. También se tuvo que desarrollar un software personalizado, que fue un proyecto desafiante.

Warner: Compites en competiciones de RoboCup. ¿Puedes contarles a nuestros lectores tu experiencia en estos eventos?

Azevedo: Competir en Robocup fue una oportunidad increíble porque podíamos poner nuestros diseños en el "campo" y verlos funcionar y funcionar. La interacción con equipos de todo el mundo fue muy emocionante. Fue una rica experiencia de aprendizaje y enseñanza. Cada conversación con miembros del equipo de universidades de todos los continentes mejoró dramáticamente nuestras habilidades. Robocup aporta madurez al equipo, robustez al sistema y aumenta las redes.

Warner: Parece que fueron experiencias emocionantes y muy memorables. ¿Qué tipos de placas se necesitan para alimentar sus robots y cómo aprendió a diseñarlos?

Azevedo: El robot humanoide Chape fue concebido para tener un cierto grado de modularidad y fácil mantenimiento. La arquitectura eléctrica requiere diferentes tipos de placas que comparten los roles de condición y distribución de energía, detección y control de actuadores, comunicación de datos de bajo nivel, monitoreo de salud, usabilidad y depuración y mantenimiento.

La arquitectura se compone de 2 placas: la PWB es el administrador de energía que es una placa inteligente que tiene un algoritmo de control de energía dedicado. El bus de voltaje regulado se genera en PWB. El bus de voltaje no regulado de alta potencia se crea a partir de la gestión de fuentes de alimentación como una batería y una fuente de alimentación externa.

El CMB es el corazón de la capa física de bajo nivel. Es el control de las placas de monitoreo el que controla los servos, interpreta los datos de su módulo inercial incorporado, toma medidas de seguridad basadas en la lectura de la temperatura interna, ordena el ventilador de enfriamiento, controla los LED y un zumbador para obtener asesoramiento y hace la distribución de bus de alta tensión no regulado. La comunicación con la computadora principal de alto procesamiento es un NUC i5 de Intel que realiza el intercambio de datos que permite caminar, correr y patear. La comunicación con nuc es un USB2.0 y la coincidencia de impedancia de un par de datos diferencial. Un bus I2C integra las placas restantes compuestas de LED, zumbador y botones para permitir la interacción con el robot.

En cuanto a cómo los miembros del equipo aprenden a diseñar placas, el proceso comienza con un curso corto centrado en el diseño electrónico, en el que se estudian los principios del diseño. Los estudiantes de último año aportan su experiencia al grupo que es facilitado por un mentor voluntario de ingeniería. Los estudiantes dedican tiempo a obtener conocimientos de clases regulares, profesores y a través de Internet.

Warner: Por favor discuta los roles de los mentores para su equipo.

Azevedo: Dado que el equipo está formado principalmente por estudiantes universitarios, muchas veces no tenemos suficiente experiencia o madurez para satisfacer las necesidades del equipo. Sin embargo, podemos contar con nuestros mentores en cualquier momento que lo necesitemos.

En total, tenemos cuatro mentores: dos para electrónica (Miguel Angelo Sampaio y José Roberto Colombo Jr.), uno para mecánica (Daniela Vacarini de Faria) y un profesor asesor en software y control (Marcos Ricardo Omena de Albuquerque Máximo).

Los mentores electrónicos hicieron un gran trabajo en el diseño del esquema de PCB y el diseño de PCB de Chape y VSS, así como en la transmisión de conocimientos a los nuevos miembros. El mentor mecánico fue crítico para el proyecto del robot Chape, tanto en el proyecto CAD como en la fabricación. También ofrecieron cierto apoyo al equipo de Small Size League. El profesor ha dedicado su tiempo y esfuerzos al éxito del proyecto. Brinda un apoyo intensivo a todas las disciplinas y también ha desarrollado el algoritmo de caminar de robots humanoides como su Ph.D. tesis. Anualmente, los mentores ofrecen clases a los miembros del equipo en aras de la sostenibilidad técnica del equipo.

Warner: ¿Cuál es el equipo que trabaja en este año académico?

Azevedo: 2017 fue un año de crecimiento muy significativo para los ITAndroids. Desde los aspectos administrativos hasta los técnicos de nuestro equipo, había mucho trabajo para todos nosotros. Además del trabajo de cada sub-equipo, participamos en dos eventos principales: la competencia internacional Robocup y la Robocup latinoamericana (LARC), y un evento más pequeño enfocado en la modalidad IEEE Very Small Size (VSS). Los esfuerzos de nuestro equipo en estas competiciones resultaron en un total de 5 trofeos.

Académicamente, siempre alentamos a nuestros estudiantes asociados en las investigaciones científicas, lo que resulta en 6 artículos publicados.

 
Warner: ¡Felicitaciones a Arthur por un año muy exitoso y un grupo apasionado de estudiantes, profesores y mentores que han hecho de su equipo un gran éxito! Gracias por tomarse el tiempo de su apretada agenda para compartir el trabajo y los logros de ITAndroids.

Arthur: Gracias por la oportunidad de contarte sobre nuestro equipo.

Acerca del autor

Judy Warner


Judy Warner has held a unique variety of roles in the electronics industry since 1984. She has a deep background in PCB Manufacturing, RF and Microwave PCBs and Contract Manufacturing with a focus on Mil/Aero applications in technical sales and marketing.

She has been a writer, contributor and journalist for several industry publications such as Microwave Journal, The PCB Magazine, The PCB Design Magazine, PDCF&A and IEEE Microwave Magazine and is an active member of multiple IPC Designers Council chapters.

In March 2017, Warner became the Director of Community Engagement for Altium and immediately launched Altium’s OnTrack Newsletter.
She led the launch of AltiumLive: Annual PCB Design Summit, a new and annual Altium User Conference.

Judy's passion is to provide resources, support and to advocate for PCB Designers around the world.

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