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

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 &
Inteligência
Age
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/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

Robótica Inteligente, Robótica Educacional, Robôs Móveis
15
Open Hardware
Open Software IDE
- LINUX
- Windows
Robótica
Inteligente
DISPOSITIVOS
- SENSORES
- MOTORES
- INTERFACE
CONTROLE
PROGRAMAÇÃO
COMUNICAÇÂO

Robótica 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

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
Brasuino
Severino
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)
...

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

31
USB – Serial: com3, tty0, ...
/dev/ttyUSB0

IDE do Arduino: Baseada no Processing
Arduino - Oscilloscope (poor man's Oscilloscope)
Fonte / Site: http://processing.org/

Ambiente 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/

34
https://www.sites.google.com/site/unoardusim/
UNOArduSim
Simulador
Free (Gratuíto)
- Flexível
- Programável

35
https://www.sites.google.com/site/unoardusim/

Ambiente 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/

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 Angular
Servo 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-tilt
ATENÇÃO: 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

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://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

REFERÊNCIAS e ONDE ENCONTRAR O
ARDUINO!

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

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

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/
Prof. Fernando Osório
Prof. Denis Wolf
http://www.icmc.usp.br/~fosorio
E-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)

Robôs Móveis Autônomos: Robótica Educativa
93

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

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

Arduino day-2015-v1

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