arduino day-2015-v1

Invente com o Arduino - YES YOU CAN! Prof. F. Osório

LRM - ICMC - USP

USP São Carlos

Arduino Birthday! #ArduinoD15

257 confirmed events

Worldwide

http://www.lrm.icmc.usp.br/wiki/index.php/ArduinoDay-ICMC2015


USP São Carlos

Arduino Birthday! #ArduinoD15

257 confirmed events

Worldwide

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.


Percebe

Sensores

Decide

Programa &

InteligênciaAge

Motores &

Atuadores

Robótica

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://arduino.cc/en/main/arduinoBoardUnohttp://en.wikipedia.org/wiki/Arduino

http://arduino.cc/en/main/arduinoBoardUno

http://en.wikipedia.org/wiki/Arduino

ARDUINO: Open Hardware / Open Software

Robótica Inteligente e Robôs Móveis Autônomos

13

Arduino Uno R3

Arduino Due

Arduino LilyPad

Arduino Mega

Arduino Fio

Arduino Pro

Arduino Nano ...

Motor Shield

Ethernet Shield

Wireless Shield

Game Shield ...

http://arduino.cc

ARDUINO: Open Hardware/Open Software

14Fonte: Site arduino.cc

ARDUINO: Open Hardware / Open SoftwareRobótica Inteligente, Robótica Educacional, Robôs Móveis

15

Open Hardware

Open Software IDE

- LINUX

- Windows

Robótica

Inteligente

DISPOSITIVOS

- SENSORES

- MOTORES

- INTERFACE

CONTROLE

PROGRAMAÇÃO

COMUNICAÇÂO

ARDUINO: Open Hardware / Open SoftwareRobótica Inteligente, Robótica Educacional, Robôs Móveis

Arduino, Protoboard, Conectores/Jumpers (sem soldar!), Sensores, Atuadores,

PC (Windows/Linux), Fonte, Baterias

16


Histórico

17

Arduino Diecimila

(2007)

ARDUINO

Microcontrolador

ATMEL

ATmega168

Produzidas

10.000 Unidades

“Diecimila”

Fonte: Site arduino.cc


Histórico

18

Arduino Duemilanueve

(2009)

ARDUINO

Microcontrolador

ATMEL

ATmega328

Clock

16Mhz

Preço usual:

US$30,-

Shields diversos


Histórico

19

PINAGEM

Digital (14 pinos) com 6 PWM

Analog Input (6 pinos)

Comunicação Serial

Entrada: Sensores diversos - Saídas: Motores, Leds, Displays, Áudio, etc.

Arduino UNO

(2011)


Atual... Arduino UNO R3

20

PINAGEM

Digital (14 pinos) com 6 PWM (~)

Analog Input (6 pinos)

Comunicação Serial

Arduino UNO

(2011)

ARDUINO UNO

Microcontrolador

ATMEL ATmega328

Clock 16 MHz

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), ...


Atual... Arduino UNO R3

21

PWM: Pins 3, 5, 6, 9, 10, 11


Atual... Arduino MEGA

22

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

Arduino MEGA

CPU: ATmega2560

Clock: 16 MHz

Digital : 52 pins

PWM: 12 pins

Analog in: 16 pins


Atual... Arduino DUE (2012)

23

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.

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.

Fonte: Site arduino.cc


Atual... Família Arduino

24Fonte / Site: http://en.wikipedia.org/wiki/Arduino

http://en.wikipedia.org/wiki/Arduino

ARDUINO: Preços do Arduino

Atual... Site Arduino

Site DealExtreme - DX (China)

Sites do Brasil (Arduino Original)

25

Preços consultados na Internet em 24.11.2013

Sites: arduino.cc, dx.com, multilogica-shop.com, www.labdegaragem.org

Mercado Livre (BR)

Arduino UNO R3

“Clone”

R$45,-


Arduino Clones / Alternativos

26

BrasuinoSeverino

Tatuino

Modelixino

Beetle

Attiny85


Arduino Concorrentes...

27

Raspberry Pi

MBed

http://blog.mcmelectronics.com/post/Arduino-Uno-Raspberry-Pi-and-BeagleBone-Black

Beagle Bone Black

Outros:

pcDuino

netDuino

GumStix

FPGA

Texas (MSP430)

Freescale Kits (Motorola)...

http://blog.mcmelectronics.com/post/Arduino-Uno-Raspberry-Pi-and-BeagleBone-Black


Arduino Concorrentes...

28

Linux


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)

30

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

http://arduino.cc/



31

USB – Serial: com3, tty0, ...

/dev/ttyUSB0



IDE do Arduino: Baseada no Processing

Arduino - Oscilloscope (poor man's Oscilloscope)

Fonte / Site: http://processing.org/

http://processing.org/

ARDUINO: Open Hardware / Open SoftwareAmbiente de Desenvolvimento: Programação e Simulação

33

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/

http://www.virtualbreadboard.com/


34

https://www.sites.google.com/site/unoardusim/

UNOArduSim

Simulador

Free (Gratuíto)

- Flexível

- Programável



35



ARDUINO: Open Hardware / Open SoftwareAmbiente de Desenvolvimento: Documentação de Projeto

36

Fritzing.org

=> Desenho de Projetos

Simples de usar:

Editor de circuitos.


exemplos do Arduino

Versões para Windows e

Linux

Fonte / Site: http://fritzing.org/

http://fritzing.org/

ARDUINO: Open Hardware + Open Source Software

Interface Hw/Sw de baixo custo e fácil de usar

37

PROJETOS

PRÁTICOS

ARDUINO: Aplicações


38

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)



39

Servo Motores



Motores:

DC, Servo, Stepper

Encoder

Motor de Passo

Servo AngularServo Contínuo

Motor DC



40

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)



41

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



42





-Robôs com Garras

- Base Pan-tilt



43





-Robôs com Garras

- Base Pan-tilt

Robôs Móveis Autônomos:

Arduino em um veículo de U$100.000,- !!!

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

44



45

Aplicações:

CaRINA II

Acelerador V2.0

Versão sem “partes móveis”

Totalmente eletrônica

(Atualmente já foi substituído por

um hardware mais confiável )

By

U$100.000,-

“na mão” de U$30,- !!!



46





-Robôs com Garras

- Base Pan-tilt



47





-Robôs com Garras

- Base Pan-tilt

ATENÇÃO: SERVO CONTÍNUO



48





-Robôs com Garras

- Base Pan-tiltATENÇÃO: SERVO CONTÍNUO



49





-Robôs com Garras

- Base Pan-tilt



50





-Robôs com Garras

- Base Pan-tilt



51





-Robôs com Garras

- Base Pan-tilt


Robótica Inteligente e Robôs Móveis

52

Motores DC

ARDUINO MOTOR SHIELD Motores:

DC, Servo, Stepper


Robótica Inteligente e Robôs Móveis

53

Motores DC

ARDUINO MOTOR SHIELD

Alternativa:

Continuous

Servo



55

Sensores: Bússola (compass) / HMC6352



56

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)



57

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



58

Comunicação e Outros

Shields

Joystick Shield

Motor

Shield

Touch Screen Shield

GPS Shield

LCD Shield

Data Logger

...

Video Game Shield

GameDuino



59

Aplicações: Gregório Hexapod orientado pela Luz

By



60

Aplicações: LRMino

By



61

Aplicações: LRMino

By



62

Aplicações: LRMino 13

By



63

Aplicações: Cofre Digital By



64

Aplicações: Braço Robótico (copiador) By



65

Aplicações: Mira Laser By



66

Aplicações: Data Logger

By



67



68

Aplicações:

CaRINA II

Acelerador V2.0

Versão sem “partes móveis”

Totalmente eletrônica

By

U$100.000,-

“na mão” de U$30,- !!!



69

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]



70

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



71

Aplicações: Reverse GeoCache (Quebra-Cabeças Geográfico)



72

Aplicações: Reverse GeoCache (Quebra-Cabeças Geográfico)



73

Aplicações: KickStarter



74

Aplicações: E-Health



75

Aplicações: E-Health

YES, WE CAN

YES, YOU CAN

ARDUINO:


78

LIVROS

Make

Magazine

+ Wikipedia

Adafruit

LabdeGaragem

Delicious Stacks...

Google!

ARDUINO:


79

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/ Site Oficial do Arduino

http://www.virtualbreadboard.com/ Simulador do Arduino

http://fritzing.org/ Editor Gráfico de Projetos

LRM: http://www.lrm.icmc.usp.br/wiki/index.php/PreIC

http://arduino.cc/

http://techne.cesar.org.br/usando-sensores-e-atuadores-no-arduino-jogo-genius/

http://www.youtube.com/watch?v=EV_XIPZ6TVA

http://www.youtube.com/watch?v=DlmUeHkbwLI

http://www.youtube.com/watch?v=TVD9KsNJ1OE

http://www.youtube.com/watch?v=JNzUC5VBF8Y

http://www.ladyada.net/learn/arduino/

http://blog.makezine.com/2011/06/27/arduino-goes-to-war/

http://blog.makezine.com/2011/06/27/arduino-goes-to-war/

http://spectrum.ieee.org/geek-life/hands-on/ir-eye

http://arduiniana.org/projects/the-reverse-geo-cache-puzzle/

http://www.instructables.com/id/Arduino-Projects/

http://arduino.cc/

http://www.virtualbreadboard.com/

http://fritzing.org/

http://www.lrm.icmc.usp.br/wiki/index.php/PreIC

http://www.lrm.icmc.usp.br/

http://www.icmc.usp.br/~fosorio/

Laboratório de Robótica Móvel – ICMC/USP

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


http://www.icmc.usp.br/~fosorio/

http://www.youtube.com/lrmicmc

http://www.youtube.com/fsosorio

http://arduino.cc/


REFERÊNCIAS e ONDE ENCONTRAR O

ARDUINO!

LIVROS

LIVROS,

LINKS,

& Docs

Guia do Iniciante Arduino: https://multilogica-shop.com/download_guia_arduino

Laboratório de Garagem (Foruns, Tutoriais): http://labdegaragem.com/

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

https://multilogica-shop.com/download_guia_arduino

http://labdegaragem.com/

https://www.facebook.com/groups/arduino.br/

https://plus.google.com/u/0/communities/114444064583962076057

http://arduino.cc/

KITS

Sparkfun Inventor´s Kit (SIK)

Arduino – Onde encontrar?

Arduino Store SparkFun


Adafruit


http://www.amazon.com/s/field-keywords=arduino

http://www.makershed.com/collections/arduino-kits

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__706__689__Robotics_DIY-Arduino.html

http://www.digikey.com/

http://www.farnellnewark.com.br/

Arduino – Onde encontrar? BRASIL

https://multilogica-shop.com/

https://www.robocore.net/

http://www.labdegaragem.org/loja/

https://www.circuitar.com.br/

http://caandma.com.br/

http://www.filipeflop.com/

http://www.webtronico.com/

http://lista.mercadolivre.com.br/arduino

http://busca.submarino.com.br/busca.php?q=arduino

São Carlos

Invente com o Arduino - YES YOU CAN! Prof. F. Osório

LRM - ICMC - USP

Laboratório de Robótica Móvel – ICMC/USP

90

Google

LRM ICMC

SOBRE O...

ABOUT ...

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



http://www.lrm.icmc.usp.br/Laboratório de Robótica Móvel – ICMC/USP

Prof. Fernando OsórioProf. Denis Wolf http://www.icmc.usp.br/~fosorioE-mail: { fosorio, denis } @icmc.usp.br

92

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)


http://www.icmc.usp.br/~fosorio

Robôs Móveis Autônomos: Robótica Educativa

93

template-INCT-SEC - Cópia.pptx


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

Vídeo INCT-SEC http://www.youtube.com/watch?v=G3CuUsxZxO8

SITES:

INCT-SEC - http://www.inct-sec.org/br/

LRM - http://www.lrm.icmc.usp.br/

Canal YouTube LRM - lrmicmc


94



http://www.youtube.com/watch?v=G3CuUsxZxO8

http://www.inct-sec.org/br/



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



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