Projeto de Detecção de Sujeira em Tubos - Testes de Funcionalidade e Validação de RNFs

1. Teste de Funcionalidade (Requisito Funcional)

Teste: Controle do Robô (RF-3)

Objetivo: Verificar a funcionalidade do controle virtual para operar o robô de forma eficaz e segura, garantindo que todas as funcionalidades estejam operacionais e que o sistema responda adequadamente aos comandos dos usuários.

Roteiro:

1. Configuração Inicial:

   • Configurar o controle virtual para operar o robô, assegurando que todas as conexões estejam estáveis e que o sistema esteja pronto para receber comandos.
   • Conectar o robô aos usuários, permitindo que eles tenham acesso ao controle virtual e possam interagir diretamente com o robô.

2. Operação Básica:

   • Orientar os usuários a moverem o robô utilizando o controle virtual, verificando se o robô responde corretamente aos comandos de movimentação.
   • Comandar o robô para parar completamente, certificando-se de que o robô obedece imediatamente ao comando de parada.
   • Comandar o robô para girar, avaliando se a rotação é precisa e corresponde aos comandos dados pelos usuários.

3. Interação com o Ambiente:

   • Conduzir o robô até um "cano" específico localizado no ambiente de teste, utilizando o controle virtual para guiar o robô até o ponto desejado.
   • Capturar uma imagem do "cano" utilizando a câmera embutida no robô, assegurando que a qualidade da imagem seja suficiente para análise posterior.
   • Processar a imagem capturada utilizando a I.A., para interpretar o conteúdo da imagem e fornecer feedback ou ações baseadas na análise realizada.

4. Interrupção e Reinício:

   • Tentar colidir o robô de frente contra uma parede, observando como o sistema de controle reage e se o robô para imediatamente ao detectar a colisão.
   • Tentar colidir o robô de ré contra uma parede, verificando novamente a resposta do sistema de controle e a eficiência dos sensores de detecção.
   • Acionar o botão de parada de emergência para interromper todas as operações do robô, certificando-se de que o sistema de segurança é acionado corretamente e todas as atividades do robô são cessadas imediatamente.
   • Reiniciar a aplicação após a ativação da parada de emergência, verificando se o robô retorna ao estado normal de operação e pode ser controlado novamente sem problemas.

Resultados Esperados:

• Conexão e Controle:

  • O controle virtual deve se conectar corretamente ao robô e permitir que os usuários interajam sem interrupções, demonstrando uma conexão estável e confiável.
  • O robô deve responder de forma precisa e imediata aos comandos de movimento, parada e rotação dados pelos usuários através do controle virtual, indicando uma alta responsividade do sistema.

• Processamento de Imagens:

  • A captura e o processamento da imagem do "cano" devem ser realizados com sucesso, com a I.A. fornecendo uma análise precisa do conteúdo da imagem e ações ou feedback adequados baseados nessa análise.
  • Qualquer popup gerado pelo sistema deve ser fechado conforme solicitado pelos usuários, garantindo que a interface do controle virtual seja limpa e livre de obstruções desnecessárias.

• Segurança e Recuperação:

  • As tentativas de colisão devem ser registradas e o robô deve parar conforme esperado ao detectar uma possível colisão, demonstrando a eficácia dos sensores de segurança.
  • A parada de emergência deve interromper imediatamente todas as operações do robô, assegurando que o sistema de segurança funcione corretamente e proteja o robô e o ambiente.
  • Após a ativação da parada de emergência, o robô deve ser capaz de reiniciar normalmente e retornar ao estado operacional sem problemas, mostrando a resiliência do sistema a interrupções emergenciais.

info

Usuários Testados: 4 usuários diferentes foram envolvidos no teste para garantir a consistência e a confiabilidade dos resultados.

Relatório:

Interação	Descrição	Feedback do Usuário	Observações
1: André Leal	O robô respondeu corretamente aos comandos do controle virtual. Não foram observados atrasos ou erros na execução das tarefas pelo robô. O sistema de controle virtual mostrou-se estável e eficiente, permitindo que o usuário operasse o robô sem dificuldades.	"A experiência de controle é intuitiva e eficiente. A interface do controle virtual é fácil de usar e bastante responsiva. A precisão dos movimentos do robô foi excelente. Faltou feedback a respeito do LiDAR (Por que o robô não mexia para trás ou frente em algumas horas)"	O robô funcionou conforme esperado sem a necessidade de ajustes. A interface do controle virtual foi considerada amigável e eficiente.
2: Esther Hikari	Foram notados pequenos atrasos na resposta do robô aos comandos iniciais. Esses atrasos foram causados por uma pequena latência no sistema de comunicação entre o controle virtual e o robô ou por causa da rede de Internet do Inteli no momento dos testes.	"Achou muito interessante a interface, e gostou muito da I.A ja embarcada no robô, conseguiu mexer o mesmo e fazer as leituras com a câmera."	Teve certos problemas para saber por que o robô não mexia para frente ou trás em alguns momentos (Por causa do LiDAR não deixando graças a uma parede) porém logo após alguns segundos percebeu e seguiu sem problemas.
3: Enya Oliveria	Ela conseguiu operar o robô sem dificuldades. O robô executou todas as tarefas conforme os comandos recebidos, demonstrando uma boa integração entre o controle virtual e o sistema de navegação do robô. A experiência geral foi positiva, com o robô respondendo de maneira precisa e eficiente.	"Muito fácil de usar e eficiente. O robô respondeu bem a todos os comandos. A interface é intuitiva, simples e bonita e não tive problemas durante a operação. Gostei bastante dos ícones e dos botões"	Não foram necessários ajustes adicionais. A interface do controle virtual foi elogiada pela sua facilidade de uso e eficiência.
4: Fernando Machado	Sem problemas significativos durante a operação. O robô executou todas as tarefas com precisão. O usuário sugeriu melhorias na resposividade do robô pois o mesmo no momento de teste estava com uma latência superior a 1000ms (1s) todavia possivelmente por causa da Internet do Inteli, dado que após 10 minutos ele voltou ao normal.	"O robô poderia responder aos comandos um pouco mais rapidamente, porém de resto achei muito intuitiva e boa interface, além de ter gostado muito do sistema da Inteligência Artificial."	Sugeriu algumas melhorias a respeito da responsividade, porém todas ja foram aplicadas anteriormente e não há muitas melhorias extras a se fazer. Afim de ter o melhor potencial do robô é essencial estar em uma boa rede de Internet.

Conclusões:

O controle virtual demonstrou ser uma ferramenta eficaz para a operação do robô, atendendo às expectativas dos usuários durante os testes. A funcionalidade do controle virtual permitiu uma interação intuitiva e eficiente, sendo fácil de usar e apresentando uma precisão elevada nos comandos. No entanto, foram identificadas algumas áreas que necessitam de melhorias para otimizar a experiência do usuário.

Principais pontos destacados nos relatórios:

1. Interface Intuitiva e Eficiente:

   • A maioria dos usuários encontrou a interface do controle virtual intuitiva e fácil de usar. Eles destacaram a precisão dos movimentos do robô e a facilidade na execução das tarefas. Isso indica que o design da interface e a disposição dos controles são adequados para uma operação simples e eficaz.
   • O feedback positivo sobre a interface gráfica incluiu elogios à sua aparência amigável e eficiente. Os ícones e botões utilizados foram bem recebidos, sugerindo que eles são claros e funcionais, contribuindo para uma experiência de usuário agradável.

2. Desempenho do Robô:

   • O robô funcionou conforme esperado durante os testes, demonstrando uma boa integração entre o controle virtual e o sistema de navegação. Isso mostra que a comunicação entre o software de controle e o hardware do robô é robusta e confiável.
   • Os usuários relataram experiências positivas quanto à resposta e precisão dos comandos, o que reforça a eficácia do sistema em permitir que o robô execute as tarefas com precisão.

3. Latência e Conectividade:

   • Alguns usuários relataram pequenos atrasos na resposta do robô aos comandos iniciais. Esses atrasos foram atribuídos a problemas de latência na comunicação entre o controle virtual e o robô, possivelmente devido à qualidade da rede de Internet do Inteli no momento dos testes.
   • Foi observado que a qualidade da conexão de Internet impacta significativamente a responsividade do robô. Isso sugere que a infraestrutura de rede desempenha um papel crucial na performance do sistema e na experiência do usuário.

4. Feedback sobre LiDAR:

   • Houve comentários sobre a falta de feedback do LiDAR, especialmente em situações onde o robô não se movia para frente ou para trás devido à detecção de obstáculos. Essa falta de feedback pode causar confusão para o usuário, que pode não entender por que o robô não está respondendo como esperado.

Recomendações:

1. Melhoria na Responsividade:

   • É essencial realizar otimizações técnicas na comunicação entre o controle virtual e o robô para reduzir latências, garantindo uma operação mais fluida e responsiva. Isso pode incluir melhorias nos protocolos de comunicação e na infraestrutura de rede utilizada durante os testes.
   • Verificar e aprimorar a infraestrutura de rede durante os testes é fundamental para minimizar problemas de conectividade. Isso pode envolver o uso de redes de alta velocidade e a redução de interferências que possam causar atrasos na comunicação.

2. Feedback do LiDAR:

   • Implementar um sistema de feedback visual ou auditivo que informe o usuário sobre a detecção de obstáculos pelo LiDAR pode melhorar significativamente a experiência de uso. Isso ajudará o usuário a entender por que o robô não está se movendo em certas direções e a tomar decisões informadas durante a operação.

3. Aprimoramentos na Interface Gráfica:

   • Tornar a interface mais intuitiva e visualmente atraente pode facilitar ainda mais a operação do robô. Isso pode incluir ajustes no design dos ícones, botões e outros elementos visuais para torná-los mais claros e agradáveis.
   • Considerar um design mais moderno e elementos gráficos mais claros pode aumentar a satisfação dos usuários. Melhorias estéticas na interface podem tornar o sistema de controle mais agradável de usar, aumentando a eficiência e a satisfação geral.

Com essas melhorias, espera-se que o sistema de controle virtual se torne ainda mais eficiente e agradável para os usuários, facilitando a operação do robô em diferentes cenários de teste. Essas mudanças não só melhorarão a funcionalidade técnica do sistema, mas também a experiência geral do usuário, tornando o controle do robô uma tarefa mais intuitiva e satisfatória.

2. Testes de Validação de Requisitos Não Funcionais (RNFs)

2.1 RNF-1: Duração da Bateria

Objetivo: Verificar se a bateria do robô dura pelo menos um ciclo de verificação do reboiler.

Procedimento:

1. Carregar a bateria do robô completamente.
2. Iniciar um ciclo completo de verificação em um ambiente de teste.
3. Monitorar a duração da bateria durante todo o ciclo.

Resultados:

• A bateria durou aproximadamente 2 horas com o robô em operação contínua, superando o requisito mínimo estabelecido.

Conclusão:

• A bateria do robô atende ao requisito de duração, garantindo operação contínua durante um ciclo completo de verificação sem necessidade de recarga. Este resultado assegura a confiabilidade do robô para inspeções prolongadas.

2.2 RNF-2: Latência do Controle

Objetivo: Verificar se a latência do controle do robô é menor que 200ms.

Procedimento:

1. Configurar o sistema de controle do robô.
2. Medir a latência de controle utilizando ferramentas de monitoramento de rede.
3. Repetir o teste em diferentes condições operacionais para verificar a consistência.

Resultados:

• A latência média foi de 150ms, com um valor máximo registrado de 180ms, ambos dentro do limite aceitável.

Conclusão:

• A latência do controle está bem dentro do limite estabelecido, atendendo ao requisito. Este resultado garante que o robô possa ser controlado com alta precisão e responsividade, essencial para operações em tempo real.

2.3 RNF-4: Tempo de Resposta do Servidor

Objetivo: Verificar se o tempo de resposta do servidor é menor que 300ms.

Procedimento:

1. Enviar requisições ao servidor de backend em diferentes horários e condições.
2. Medir o tempo de resposta para cada requisição.
3. Analisar os dados coletados para avaliar a consistência do desempenho do servidor.

Resultados:

• O tempo de resposta médio foi de 250ms, com um máximo de 290ms, ambos abaixo do limite especificado.

Conclusão:

• O servidor atende ao requisito de tempo de resposta, garantindo uma operação eficiente. O servidor é capaz de processar as imagens e devolver os resultados processados com o modelo YoloV8 rapidamente, assegurando uma interação fluida e eficiente com o sistema de detecção.

2.4 RNF-5: Precisão do Sensor de Proximidade LIDAR

Objetivo: Verificar se a leitura do sensor de proximidade LIDAR possui uma precisão adequada para identificar obstáculos a uma distância especificada.

Procedimento:

1. Configurar o robô com o sensor LIDAR.
2. Colocar obstáculos em diferentes distâncias conhecidas.
3. Medir a precisão das leituras do sensor LIDAR em relação às distâncias reais.

Resultados:

• O sensor LIDAR funcionou corretamente, identificando obstáculos e prevenindo colisões com precisão. No entanto, obstáculos situados abaixo da altura do sensor não foram detectados.

Conclusão:

• O sensor de proximidade LIDAR atende ao requisito de precisão para a maioria das situações, garantindo a identificação correta de obstáculos dentro de sua faixa operacional. Para uma detecção mais completa, recomenda-se a consideração de ajustes ou adições de sensores para cobrir pontos cegos.

Melhorias Implementadas

RNF-3: Funcionamento Assíncrono do Servidor Para melhorar o desempenho assíncrono do servidor, implementamos várias funcionalidades adicionais utilizando o framework FastAPI. O FastAPI permite que as operações sejam processadas de maneira assíncrona, o que é crucial para lidar com múltiplas requisições simultâneas sem comprometer a performance do sistema. A escolha do FastAPI se deve à sua capacidade de simplificar a implementação de operações assíncronas com o uso de async/await, proporcionando uma base robusta para o desenvolvimento de aplicações de alta performance.

Uma das principais melhorias foi a adoção do modelo de programação assíncrona, utilizando as palavras-chave async e await do Python. Isso permite que o servidor execute operações de entrada e saída (I/O) de forma não bloqueante, otimizando o uso de recursos e melhorando a capacidade de resposta do sistema. Com isso, o servidor consegue gerenciar várias requisições ao mesmo tempo, evitando a degradação do desempenho mesmo em situações de alta demanda.

Além disso, implementamos pooling de conexões para gerenciar as conexões ao banco de dados de maneira mais eficiente. O pooling permite a reutilização de conexões já estabelecidas, reduzindo a latência e o overhead associado à criação de novas conexões para cada requisição. Essa abordagem, combinada com a utilização de middlewares otimizados para logging e monitoramento, assegura uma operação mais fluida e uma rápida identificação de possíveis gargalos no processamento das requisições. Essas melhorias resultaram em um servidor mais eficiente e responsivo, capaz de atender a um grande volume de tráfego com alta performance.

Conclusão

Os testes realizados comprovam que o sistema desenvolvido atende tanto aos requisitos funcionais quanto aos não funcionais definidos. A utilização do modelo YoloV8 foi fundamental devido à sua alta precisão, rapidez no processamento, facilidade de integração, adaptabilidade e escalabilidade. Com esses testes e melhorias contínuas, garantimos uma solução robusta e eficiente para a detecção de obstruções em tubos, atendendo às necessidades operacionais da Atvos e preparando o sistema para expansões futuras.

O desempenho do robô, aliado à capacidade de resposta do servidor e à precisão dos sensores, assegura que o sistema está bem posicionado para oferecer resultados confiáveis e consistentes em cenários operacionais reais. A continuidade das melhorias, especialmente no que diz respeito à interface de controle e à cobertura de detecção de obstáculos, contribuirá ainda mais para a eficácia e a usabilidade do sistema.