Sensores de animais: ecolocalização

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Os animais possuem alguns sensores em seu corpo. Por exemplo, nós humanos possuímos os 5 sentidos: olfato, tato, visão, paladar e audição. Então nós somos capazes de sentir cheiros, sentir texturas, ver e definir coisas, sentir gostos e ouvir sons, são os nossos sensores humanos.

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Quanto aos sons, nossos ouvidos só conseguem ouvir uma certa faixa de frequências, que varia de 20 Hz (sons mais graves) até 20.000 Hz (sons mais agudos), e conforme vamos ficando mais velhos, perdemos a capacidade de ouvir sons tão agudos.

 

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Outros animais conseguem ouvir sons que os humanos não conseguem: os infrassons e os ultrassons. Infra vem de ser “abaixo de”, ou seja, são frequências abaixo do que os humanos conseguem. Já o ultra vem de “superior a”, ou seja, frequências superiores ao que os humanos conseguem ouvir.

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O elefante é um exemplo de animal que consegue ouvir infrassons. Ele usa esses sons para se comunicar com outros elefantes, e além disso, conseguem perceber variações na superfície do solo, podendo prever terremotos, tsunamis e erupções vulcânicas.

Já o golfinho e o morcego são exemplos de animais que conseguem ouvir os ultrassons, uma ferramenta muito importante de ecolocalização. Isso acontece pois a visão deles é muito limitada, então eles emitem sons para conseguir se localizar no ambiente e se mover sem atingir obstáculos, além de localizar outros animais.

Se chama ecolocalização pois é uma localização baseada no eco. Exemplo: o morcego para se localizar envia um som de frequência muito alta que reflete quando bate em algum obstáculo (como a borboleta da imagem). Quando o eco retorna ao morcego, ele sabe dizer a distância que está do objeto. Incrível, né?

 

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Diferente do morcego que envia apenas uma alta frequência, o golfinho envia pulsos de frequências variáveis (em amarelo, na imagem) por sua laringe. Quando o sinal que ele envia bate em algum objeto, retorna um eco (em vermelho) que é captado por suas mandíbulas e vai até o ouvido. Com isso ele consegue reconhecer o que está em sua volta.

 

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Mas e para que mais os sons podem ser usados?

  • Medicina: os aparelhos de ultrassonografia possuem diversas utilizações, como na gravidez para ver o desenvolvimento gestacional. Também é utilizado para ver o estado de alguns órgãos (como o fígado e rins), e verificar se há alguma anomalia.
  • Carros: os sensores de ré são ultrassônicos, eles calculam a distância entre o carro e o objeto e informa ao motorista, ajudando na hora de estacionar.
  • Shoppings e lojas: tem como usar o sensor ultrassônico para fazer controle de número de pessoas dentro de lojas, e até de vagas em estacionamentos.

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E como nós vamos utilizar isso em nosso robozinho?

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Existe um sensor que conseguimos comprar chamado “Sensor Ultrassônico”. Ele é composto de dois círculos em uma plaquinha azul, um círculo emissor de ondas e outro receptor, que recebe o eco das ondas.

Ele funciona da seguinte forma: o círculo emissor envia o sinal de frequência e conta o tempo até que círculo receptor recena o eco. Pelo tempo entre o envio do sinal e o retorno, é possível calcular a distância do objeto.

Para usar, é só conectar esse sensor na placa controladora e escrever o código para ele. Por sorte, nosso robô EV3 já possui esse sensor incluso nele, então não precisamos conectar nada.

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Funcionamento do Sensor Ultrassônico

Então vamos botar a mão na massa!

Usando o sensor ultrassônico no EV3

Para utilizar o sensor ultrassônico, vamos pensar primeiro: porque usar esse sensor ao invés de usar o sensor de toque, que aprendemos anteriormente?

A resposta é: porque nem sempre a gente pode tocar no objeto. Imagina se quando estiver estacionando um carro com o sensor de ré, tivesse que tocar no outro carro para ele informar que chegou no limite, isso não seria legal pois estaríamos batendo no outro carro. Para isso, usamos o sensor ultrassônico, pois ele vai informando a distância conforme nos aproximamos, sem tocar em nada. Bem mais seguro!

Então, quando nós fizermos nosso robô desviar dos obstáculos, ele não precisará tocar neles.

Agora é só abrir o EV3dev e começar!

Nós faremos um código para o robô andar para frente e, se tiver um obstáculo perto, desviar dele. Ou seja:

andar para frente

se tiver algum objeto perto, virar

andar para frente

… (repete para sempre)

Para andar pra frente, usaremos um comando já conhecido: o mover para a frente. Lembrando que precisamos usar o comando repetir para sempre, pois ele tem que sempre repetir a mesma coisa: andar pra frente e verificar se tem objeto.

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Agora temos que inserir a pergunta: o robô está perto de um obstáculo? Se sim, virar. Fazemos isso utilizando os comandos laranja escuros (o terceiro ícone).

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Para conseguir ler a distância do sensor ultrassônico, é só ir no segundo ícone na esquerda (o verde) e ir em “ler distância cm sensor ultra-sónico Port“. Vamos definir que se o objeto estiver a 10 centímetros de distância, ou menos, ele irá virar.

Vamos adicionar o comando azul claro (quarto ícone na esquerda) para comparar. Se a leitura for menor ou igual que (≤) 10, então executa. O valor “10” foi inserido com os comandos matemáticos, o ícone azul escuro (quinto ícone a esquerda).

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Após isso, vamos colocar o que ele deve executar após encontrar o objeto. No nosso caso, viraremos para algum lado, você pode decidir. Aqui no exemplo ele virará para a direita.

Você pode escolher o ângulo que o robô pode virar, vamos definir 90º para ser uma curva completa.

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Vamos ver como ficou.

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É, não deu tão certo. Isso acontece porque estamos movendo ele para frente por usa distância muito grande (20 centímetros). Então vamos mudar essa distância para 5 centímetros e ver como fica.

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Agora é sua vez de inventar e brincar com o robô EV3

Atividade prática – Desviando de objetos

Bem-vindas à quinta oficina no STEAM4Girls. Nela você terá que desenvolver um código pro robô EV3 que utilize o sensor ultrassônico. O código terá que:

  • Desviar ao ver um objeto muito próximo
  • Toda vez que virar, acionar um apito

Dica: para o robô não ficar batendo toda vez, antes de virar para um dos lados, faça ele dar uma pequena ré para virar sem problemas!

Bom desafios e bom aprendizado!

minibio muria

Categories: Oficinas

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