• Sergio Rubio
• 03-11
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Tapsterbot - Montagem e Utilização

Durante o período em que estive trabalhando em Berlim, participei de algumas das edições do Hackathon da empresa onde trabalhava, que ocorria duas vezes ao ano e era tradicional na área de TI. Na edição de Outubro de 2018, o head da área de QA perguntou-me se tinha algum projeto em mente, já que havia participado na edição anterior e sabia do meu interesse em participar dos próximos. Neste instante, fui apresentado ao projeto do Tapsterbot, um projeto open-source criado e mantido por Jason Huggins, uma das mentes por trás de ferramentas como Selenium e Appium.

Os vídeos chamaram bastante a minha atenção, pelo fato de ver um robô em ação, efetuado testes em devices físicos. Alguns dos vídeos disponíveis na Internet mostram o Tapsterbot jogando Angry Birds, ou tocando piano em um dueto de robôs. Mas estava especialmente curioso em ver o robô em ação, executando testes em um aplicativo mobile.

Pesquisa e impressão das peças

Já traçado o objetivo para o Hackathon, fui pesquisar mais a respeito do Tapsterbot e tornar viável a sua construção durante o período do desafio, que seria em dois dias - Sexta-feira e Sábado, com apresentação na Segunda-feira seguinte. Para isso antecipei-me com a impressão 3D, pois sabia que isso tomaria a maior parte do tempo. A impressão de todas as peças devou em torno de 40 horas e ficaram prontas somente no Sábado ao final do dia, mas as principais peças da estrutura já estavam impressas um dia antes, o que já adiantava bastante do que poderia ser montado e o necessário para a efetivação dos primeiros testes.

Primeiros testes do hardware

Todos os itens de hardware já estavam disponíveis na Sexta-feira pela manhã, e como ainda faltavam peças a serem impressas, decidi iniciar com a configuração do Arduíno Uno e fazer alguns testes da futura movimentação dos braços, acoplando o servo shield e ligando a ele os servo motors.
Com isso, já era possível de, a partir do repositório do Tapsterbot (http://github.com/sfrubio/tapsterbot), subir o servidor Node.js e enviar os comandos. Para isso, basta seguir as etapas descritas no README.md:

• Baixar e instalar o Arduino IDE: http://arduino.cc/en/Guide/HomePage
• Utilizar o script de testes "Blink", para verificar o funcionamento do Arduino
• Ainda no Arduino IDE, carregar o script "Firmata":

File -> Open -> Examples > Firmata > StandardFirmata.

• Configurar o servidor Node.js, instalando as dependências:

cd software/node; npm install

• Iniciar o servidor:

node src/bot.js.

• No mesmo terminal aonde foi iniciado o servidor, enviar um comando para testar a movimentação dos braços:

go(0,0,-140)

Montagem

Com algumas das peças já impressas, já era possível iniciar o processo de montagem do Tapsterbot. Seguindo as instruções presentes no link https://www.instructables.com/howto/?sort=none&q=tapsterbot, ficou claro como seria a montagem das partes mais complicadas:

• Fixação dos suportes aos servo motors;
• Fixação dos servo motors ao topo do Tapsterbot;
• Montagem dos braços robóticos.



Um fato importante citado nas instruções de montagem: a polaridade dos magnetos devem ser sempre as mesmas, pois se os mesmos forem colocados lado a lado com as polaridades invertidas, existe uma grande tendência das bolinhas de aço não se fixarem corretamente aos braços e ao suporte do "Stylus pen" (ou caneta de tablet).

E falando no Stylus Pen, não consegui encontrar o modelo especificado na lista de materiais. Por isso, acabei por improvisar. Serrei a ponta de uma caneta de tablet grande, e fixei a mesma ao suporte utilizando cola quente. 

E para energizar o Stylus Pen, foi soldado um pedaço de fio à ponta da caneta, e a outra ponta ligada a um dos conectores de terra do servo shield. Esta energização é necessária para que exista o contato da caneta com a tela do Smartphone.

O resultado ao final da montagem foi bem animador!



Implementação dos testes

O servidor Node.js expõe três endpoints REST: go, circle e arc. Isso possibilita a utilização de qualquer framework de testes, bastando apenas a implementação das requisições. Para isso, utilizei o JUnit para orquestrar os testes, e RestAssured para efetuar as requests. Um exemplo de implementação da request "POST /go":

  private void go(Integer x, Integer y, Integer z) {
        given()
                .contentType(ContentType.JSON)
                .body(buildCoordinates(x, y, z))
        .when()
                .post("http://localhost:8080/go")
        .then()
                .assertThat().statusCode(HTTP_OK);
    }

    private CoordinatesDTO buildCoordinates(Integer x, Integer y, Integer z) {
        return CoordinatesDTO.builder()
                .x(x)
                .y(y)
                .z(z)
                .build();
    }

Uma vez implementada, a requisição "POST /go" posiciona o braço de acordo com a coordenada X, Y e Z informadas. Assim, torna-se possível a implementação de um comando para efetuar um clique em uma tela, chamando por três vezes o método "go()": uma para posicionar o braço, outra para descer, outra para subir o braço:

    public void tapOnScreen(Integer x, Integer y) {
        Integer lower_z = HIGHER_Z - 15;
        go(x, y, HIGHER_Z);
        go(x, y, lower_z);
        go(x, y, HIGHER_Z);
    }

Estes métodos foram implementados em uma classe de suporte, bastando apenas a sua declaração em uma classe Java.

Outro fator importante a ser considerado: O Tapsterbot não tem a inteligência de saber qual a tela que está sendo exibida no momento, nem quais são os seus componentes. Para tal, utilizei o Appium como driver. Assim, a implementação do teste passou a utilizar uma mescla de comandos do Appium com comandos do Tapsterbot, aonde o Appium é responsável por subir a aplicação, esperar e capturar objetos de tela, e também efetuar digitações de teclado, uma vez que o posicionamento de teclas pode variar de acordo com o layout do teclado. Já o Tapsterbot passa a ser responsável por efetuar ações de clique e drag-and-drop.

A implementação dos comandos do Tapsterbot pode ser feita em classes de PageObjects, aonde as ações de clique do Appium são substituídas pelos métodos do Tapsterbot. Um exemplo abaixo:

    @AndroidFindBy(id = "com.vistrav.whiteboard:id/canvas")
    private RemoteWebElement canvas;

    public WhiteboardScreen drawEyesAndMouth() {
        WebDriverWait wait = new WebDriverWait(driver, 10);
        wait.until(ExpectedConditions.visibilityOf(canvas));
        tapsterbotService.drawCircle(-20, 10, 6);
        tapsterbotService.drawCircle(0, 10, 6);
        tapsterbotService.drawArc(-5, 0);
        return this;
    }

Por fim, uma implementação do método de teste fica extremamente legível e simples, com poucas linhas:

    @Before
    public void setUp() {
        driver = getAndroidDriver(device);
        indexScreen = new IndexScreen(driver);
        whiteboardScreen = new WhiteboardScreen(driver);
    }

    @Test
    public void drawSmile() {
        indexScreen.startDrawing();
        whiteboardScreen.drawEyesAndMouth();
    }

Estes e outros exemplos podem ser encontrados no seguinte repositório: https://github.com/sfrubio/tapsterbot
Segue abaixo alguns vídeos do Tapsterbot em ação, testando uma aplicação real:

• https://www.youtube.com/watch?v=m1FCPp1bONI
• https://www.youtube.com/watch?v=0PcuQRVDqxY

Pontos de Melhoria

Após algumas execuções, pude observar que a movimentação dos braços é feita de forma linear. Ou seja, não existe algum parâmetro que possa limitar a movimentação dos braços de uma forma mais "suave", o que faz com que Tapsterbot perca sua precisão em algumas execuções. A implementação de funções não-lineares para a movimentação dos braços ajudaria neste sentido.

Outro ponto a se considerar é a calibragem dos devices utilizados nos testes. A utilização de devices físicos em testes mobile traz a complexidade do hardware a ser utilizado como fator na sua execução, aonde tamanho e resolução de tela influenciam no resultado. Como o Tapsterbot não tem a inteligência de descobrir o device que está em teste, caberia a um app de calibragem auxiliar a traduzir as coordenadas de tela para coordenadas de movimento dos braços.

Conclusão

A utilização da robótica para a execução de testes em devices físicos, em um primeiro momento, não se mostra tão efetiva quanto a utilização de drivers como Appium, Espresso ou XCUITest. Isso se deve ao fato de não existir um framework dedicado a executar comandos do Tapsterbot, e também por não ter algum software para efetuar a calibragem. Com uma evolução do projeto neste sentido, os primeiros resultados efetivos da utilização do Tapsterbot seriam obtidos. E, é óbvio, quem não gosta de ver um robô físico efetuando testes automatizados?

Links úteis

https://github.com/hugs/tapsterbot/wiki/Getting-Started-With-Tapster
https://www.instructables.com/howto/?sort=none&q=tapsterbot
https://speakerdeck.com/pylapp/why-not-tapster?slide=47
https://www.testdevlab.com/blog/2017/07/how-we-built-a-robot-for-automated-manual-mobile-testing/