COMBATE DE ROBOTS

Responsável do Projecto:

Guilherme Ferreira (Estudante do Curso

de Formação Profissional de Mecatrónica)

2009

Equipa X-BOT

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ÍNDICE

I - Introdução………………………………………………....p.3

II – Fundamentos da concepção do robot X-BOT …….p.5-11

III- Anexos………………………………….……….…...p.11-14

IV-Fontes/Bibliografia…………………………………...p.15

Equipa X-BOT

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I - INTRODUÇÃO

O combate de robots é uma actividade consagrada em várias partes do mundo,

sendo considerada por muitos um desporto, que envolve conhecimentos nas

áreas da tecnologia, engenharias (mecânica, electrónica e computação) e

máquinas. Neste sentido, é uma actividade onde a tecnologia está aliada à

diversão.

A primeira competição envolvendo confronto entre robots foi a Design 2.007,

que ocorre anualmente desde 1970 no Massachusetts Institute of Technology

(MIT). O sucesso desta competição inspirou a criação da primeira competição

de robots, organizada pela fundação For Inspiration and Rcognition of Science and

Technology (FIRST), no ano de 1992.

Actualmente, é uma actividade consagrada nos Estados Unidos da América e

no mundo, já com duas competições principais exibidas ao vivo em programas

de TV norte-americana e britânica: a BattleBotz e a Robot Wars, ambas com seis

anos de existência.

Foram veiculadas, ainda, diversas matérias na imprensa sobre o assunto, em

revistas e jornais, tais como: World Magazine´s, Wired, Digital World, NYTimes e

National Geographic.

As tecnologias envolvidas na construção de robôs de combate são aplicáveis em

diversos sectores, tais como: indústria de energia e petróleo, medicina, robôs de

busca e salvamento, sistemas para deficientes físicos e robôs anti-bombas.

De uma forma geral, competições como estas estimulam a criatividade e

permitem que membros participantes apliquem na prática conhecimentos de

matemática, física, mecânica, electrónica e computação.

Equipa X-BOT

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Em Portugal, este desporto só à relativamente pouco tempo começou a ser

divulgado e a ganhar adeptos. Contudo, existe a necessidade de transmitir mais

informação para que se adquira ou aprimore as técnicas inerentes à construção

de robots bem como estimular a criação de um maior número de equipas de

competição. Para além disso, a tecnologia é fundamental para o

desenvolvimento de qualquer país e, como já foi referido anteriormente, esta

actividade conjuga o lazer com o saber técnico.

Neste contexto, surge a equipa – X-BOT, voltada directamente para os

combates de robots, que tem como ambição contribuir para a divulgação e

implementação desta actividade aplicando as novas tecnologias, à semelhança

do que se faz já noutros países há vários anos.

Acreditamos que tal iniciativa promova o conhecimento e desenvolvimento das

tecnologias, em Portugal e que envolva os estudantes e técnicos do ramo das

engenharias (sobretudo nas áreas da electrónica, mecânica e computação) numa

actividade que facilite o desenvolvimento das suas competências e que sirva

para divulgar e dignificar a - Era dos Robots, junto das instituições e empresas

que abracem este projecto.

Seguidamente, serão descritos os fundamentos da concepção de um robot pela

equipa X-BOT.

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II- Fundamentos da concepção do robot X-BOT

A organização de uma competição de robots implica, necessariamente, como

em qualquer outro desporto, o estabelecimento de regras bem definidas ao

nível da concepção dos robots.

Classe de peso

A primeira etapa na concepção de um robot, passa por se definir a classe de

peso, sendo que oficialmente existem cerca de 15 categorias de peso (desde as

35g até 176,9Kg).

Entre todas as categorias, as que mais se destacam pela competividade são:

hobbyweight (5,44Kg), featherweight (13,6Kg), lightweight (27,2Kg) e a middleweight

(54.4Kg).

A equipa X-BOT seleccionou a categoria featherweigh, para a concepção do seu

robot, uma vez que os materiais utilizados estão a melhor alcance quer físico

quer financeiro.

Tipo de robot

O robot X-BOT será do tipo vertical spinner, que é um tipo de robot que ataca os

adversários com uma barra ou disco de grande diâmetro (que gira a alta

velocidade, num plano vertical).

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Etapas na construção do robot X-BOT

A concepção do presente projecto, com início no ano de 2008, teve

aproximadamente a duração de doze semanas, colocando em prática os saberes

adquiridos ao nível das novas tecnologias e acompanhando a evolução ao nível

dos materiais que vão sendo implementados no mercado, essenciais na

construção do robot. No entanto, considera-se que não é um projecto acabado,

uma vez que o objectivo é aperfeiçoar quer as técnicas quer os materiais

utilizadas na sua construção. A equipa X-BOT, está apta à mudança e inovação.

- Primeira Etapa - Esboço:

Foi desenhado e esboço do robot X-BOT em 3D e definidos os parâmetros: Peso

(13,6Kg), Comprimento (350mm), Largura (440mm), Altura (70mm, com

diâmetro das rodas 100mm) e Barra (200mmX60mmX30mm).

Esboço do robot X-BOT

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- Segunda Etapa - Mecânica:

Selecção dos Materiais

A estrutura do robot X-BOT é totalmente fresada e torneada em alumínio

aeronáutico (Al 7075,), material de exímia qualidade e fiabilidade para este tipo

de modalidade. É um material utilizado em peças de avião e máquinas

submetidas a altas tensões mecânicas. As suas características, são:

- Peso específico (g/cm3): 2,83

- Dureza Brinell HB: 130-150

- Módulo de elasticidade (MPa): 72000

As placas de aluminio foram unidas por

parafusos M5 (da classe 8.8), suportando

800N/mm2 de tensão de tracção, com um

aproveito de tracção de 80% e um limite

elástico de 640N/mm2 ou 64Kg/mm2.

Placas de alumínio do robot X-BOT

A selecção deste material permite utilizar a própria estrutura como protecção,

poupando peso e fazendo com que o robot seja mais compacto e rígido.

Locomoção do robot

A locomoção do robot X-BOT é feita

com recurso a quatro motores eléctricos

de 12v, utilizados em berbequins.

Motor de locomoção do robot X-BOT

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Uma das vantagens desta aquisição, é que na compra de uma peça única se

adquire, em simultâneo, o motor, a caixa redutora, a bateria e o carregador.

Rodas e junções

As rodas utilizadas no robot X-BOT possuem de diâmetro 100mm e o robot X-

BOT tem de altura 70mm, tendo em conta que estão posicionadas a 35mm de

altura (a partir da zona inferior do robot, com uma margem de 15mm de altura

do solo, que é a altura

recomendada).

Um robot quanto mais altura

possuir mais vulnerável fica em

combate, uma vez que tem uma

maior probabilidade de voo e

consequentemente, queda.

Rodas e junções do robot X-BOT

É de salientar, que no solo podem estar presentes irregularidades, o que impede

o robot de se fixar eficazmente no solo, como se pretende.

Como as condições de combate podem ser adversas, o tipo de roda tem de ser

cuidadosamente seleccionado, já que o atrito é crucial em qualquer tentativa de

movimento. A aquisição das rodas, foi uma das maiores preocupações da

equipa X-BOT, uma vez que estas são cruciais na locomoção adequada e eficaz

do robot.

Foram, igualmente, confeccionadas quatro junções em alumínio (com o intuito

de optimizar a relação pesoXresistencia), para acoplamento das rodas nos eixos

dos motores.

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Arma

O robot X-BOT está munido de um robusto e

eficaz sistema de defesa.

No seu ataque utiliza uma barra de alumínio

7075 (com 200mmX60mmX30mm), com uma

massa de 1Kg, a girar aproximadamente 3.000

rpm (50 voltas por segundo).

Arma do robot X-BOT

A barra possui dois dentes em aço têmpera,

fixados com quatro parafusos M5 (8.8 cada

dente), a fim de garantir o melhor

desempenho possível.

Todo o sistema da arma foi concebido,

tendo em conta as bases de mecânica no

que diz respeito aos cálculos da tensão dos

materiais, das relações da transmissão Arma do robot X-BOT

entre polias, do alinhamento entre rolamentos e eixos e do dimensionamento de

cavaletes

Este tipo de fabricação permite ao robot X-BOT alcançar um alto nível de

impacto e desenvolver sistemas defensivos capazes de os suportar.

A transmissão é feita por correia em “V”, com uma relação de transmissão de

3:1, ou seja, pretende-se que a velocidade angular da polia fixada na barra seja

três vezes menor que a velocidade no eixo do motor. Em compensação, o

momento (M) na polia da barra será três vezes maior que no eixo do motor.

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- Terceira Etapa - Electrónica:

Sistema eléctrico

O sistema eléctrico do robot X-BOT é dividido em 2 partes: o sistema de

comando (receptor e variadores de velocidades com PWM) e sistema de

potência (baterias, interruptores e cabos).

Sistema de comando

O sistema de comando do robot X-

BOT é feito a partir de um rádio de

aeromodelismo, com seis canais a

funcionar com 35Mhz. Este

equipamento envia o sinal em FM

para o receptor, o qual transforma as

ondas em sinais PPM (Pulse Position

Modulation). Estes, por sua vez, são

enviados para os variadores de Variadores de velocidade

velocidade que os transformam em PWM (Pulse Width Modulation).

O método supra referido, é um dos mais sofisticados e conhecidos para

controlar a velocidade de um motor de corrente contínua, uma vez que permite

obter o controlo total desde os 0% e os 100% (como se fosse um acelerador),

tornando a condução mais eficiente e fazendo a diferença nos segundos

decisivos.

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Sistema de potência

A fonte de toda a energia que o

robot X-BOT precisa durante o

funcionamento é fornecida por um

pack de 10 células de NiCd

1800mAh em serie, formando 12v e

1800mAh, sendo descarregada a

10C, o qual fornece 18 amperes

contínuos por 6 minutos.

Sistema de potência do robot X-BOT

Os cabos seleccionados para a fiação do robot X-BOT possuem secção de

2.5mm2.

III- Anexos

Orçamento Como em qualquer projecto, há custos relacionados, e o que impede a equipa X-BOT a proseguir com seus projectos não somente nos robots de combate é o orçamento curto de que dispõem. Mas como o objectivo principal da tecnologia é sempre construir o melhor ao preço mais baixo, é isso que a equipa X-BOT tem feito ao longo de 3 anos.

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*Envios/despesas de entrega ou levantamento.

A equipa X-BOT esta a apostar todas as cartas na evolução da robótica em Portugal, e as empresas que estiverem juntas nessa evolução com certeza terá bons resultados. A equipa conta com o apoio da empresa Robert Mauser, uma exelente empresa na área de: -Componentes para TV/ Hi-fi / video /DVD. -Telecomandos para TV /SAT /video /DVD. -Sacos para aspiradores. -Cabos / fichas /adaptadores para audio /video. -Informática. -Baterias NiCd / NiMh / Li-ion / Gel / Packs e carregadores. -Material eléctrico. -Lâmpadas. -Acessórios para TV por satélite e por cabo / repartidores / derivadores . -Amplificadores.

LISBOA Trav. Do Pote de Água 10ª 1700-317 Lisboa Tel. 218 435 990 Também em: MALVEIRA PORTELA

Material Quantidade Preço

unitário Outros* Sub-total Apoios Mecânica Al 7075 11Kg 7,20€/kg 15 € 95 € Parafuso 8.8 40 unidades 0,10 € 0 € 4 € Motor 12v 4 uni. 25 € 0 € 100 € Roda 4'' 4 uni. 7,50 € 0 € 30 € Rolamento NSK 3 uni. 0 € 0 € 0 € Motor 12v barra 1 uni. 25€ 0€ 25€ Electrónica Radio Wfly 6 canais 1 uni. 55,90 € 8,39 € 64,29 € Variador de velocidade 2 uni. 49,50 € 0 € 99 €

Pack bateria 12v NiCd 1 uni. 0 € 0 € 0 € Material disponibilizado

pela empresa Robet Mauser. Refrigeração Electrónica 1 uni. 7€ 0€ 7€

Carregador NiCd 1uni. 22€ 0€ 22€

Robert Mauser 40% desconto.

Outros - - - Total 446,29 €

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Agradecimentos A equipa X-BOT tem o maior prazer em agradecer ás pessoas que tornaram a realização deste projecto possível.

Prof. Manuel Venes Porf. António Subtíl

Sr. Fernandes Sr. Gamito Maria João

Para mais informações e contacto: combatederobos@yahoo.com

Fotos do projecto

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IV- Fontes/Bibliografia

Tutorial Riobotz v1.0 Agosto 2006

http://www.uairrior.unifei.edu.br

http://www.riobotz.com.br

http://www.tritonrobos.com.br

http://www.botville.org

http://www.robocore.net