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Curso de Engenharia da Computação
AGV – VEÍCULO AUTO GUIADO
Ronan Ventriglio
Itatiba – São Paulo – Brasil
Novembro de 2004
ii
Curso de Engenharia da Computação
AGV – VEÍCULO AUTO GUIADO
Ronan Ventriglio
Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, do Curso de Engenharia da Computação da Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Dr. Claudio Kiyoshi Umezu, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação. Orientador: Prof. Dr. Claudio Kiyoshi Umezu
Itatiba – São Paulo – Brasil
Novembro de 2004
iii
AGV – VEÍCULO AUTO GUIADO
Ronan Ventriglio
Monografia defendida e aprovada em 27 de novembro de 2004 pela Banca
Examinadora assim constituída:
Prof Dr. Claudio Kiyoshi Umezu (Orientador)
USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP.
Prof Ms. Thales Coelho Borges Lima (Co-Orientador)
USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP.
Prof Dr. Carlos Eduardo Câmara (Membro Interno)
USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP.
iv
A luta contra o erro tipográfico tem algo de homérico.
Durante a revisão os erros se escondem, fazem-se
positivamente invisíveis. Mas assim que o livro sai,
tornam-se visibilíssimos.
(Monteiro Lobato)
v
A meus pais Osvaldo Ventriglio (in memoriam) e
Antonieta Ventriglio, as pessoas mais importantes da
minha vida, sem os quais não chegaria até aqui.
A minha namorada Samanta Infante, que me ajudou e me
deu paz nas horas de tensão.
A minha irmã Rosangela Ventriglio que sempre teve uma
palavra amiga e tranqüila para todas as horas, me deu
força e coragem para prosseguir.
Sou eternamente grato a todos.
vi
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente ao Professor Claudio Umezu, meu orientador, que acreditou
em mim e incentivou-me para a conclusão deste trabalho, face aos inúmeros percalços do
trajeto. Dedicando seu tempo em várias reuniões e agraciando-me incontáveis vezes com sua
paciência, conhecimento e amizade.
Agradeço também ao Professor Alencar de Melo Júnior, um companheiro de percurso
e de discussões profícuas, dentro e fora do contexto deste trabalho, sempre disposto a auxiliar
no que fosse possível para a perfeita conclusão do projeto.
Agradeço fraternalmente a todos que me auxiliaram direta ou indiretamente para a
conclusão deste projeto.
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SUMÁRIO
Resumo___________________________________________________________________ix
1 INTRODUÇÃO ________________________________________________________ 1
2 OBJETIVO ___________________________________________________________ 4
3 METODOLOGIA ______________________________________________________ 5
3.1 Estudo sobre veículos auto guiados e suas aplicações _____________________ 5
3.2 Especificação do AGV ______________________________________________ 5
3.3 Projeto e construção da parte eletro mecânica do AGV___________________ 6
3.4 Estudo da placa de desenvolvimento UTP 128-84________________________ 7
3.5 Desenvolvimento do aplicativo para controle do AGV ____________________ 7
3.6 Testes e avaliação do AGV___________________________________________ 7
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ___________________________________________ 9
4.1 Especificação do AGV ______________________________________________ 9
4.2 Sistema de tração do AGV__________________________________________ 10
4.3 Sensores ópticos para detecção de trajetória ___________________________ 11
4.4 Acionamento dos motores __________________________________________ 13
4.5 Interface com a placa UTP 128-84 ___________________________________ 13
4.6 Sistema digital para controle do AGV ________________________________ 14
5 CONCLUSÃO ________________________________________________________ 19
6 SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS ______________________________ 20
7 BIBLIOGRAFIA ______________________________________________________ 21
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – AGV com controle de trajetória por sensor óptico._______________________________________ 2 Figura 2 – AGV com controle de trajetória indutivo. ______________________________________________ 3 Figura 3 – AGV com controle de trajetória por laser. _____________________________________________ 3 Figura 4 – AGV com controle de trajetória por ondas de rádio. _____________________________________ 3 Figura 5 – AGV com controle de trajetória por GPS.______________________________________________ 3 Figura 6 – Proposta inicial do AGV. __________________________________________________________ 5 Figura 7 – Trajetória utilizada para teste e avaliação do AGV.______________________________________ 8 Figura 8 – Dimensões do AGV: (a) vista superior, (b) vista lateral. __________________________________ 9 Figura 9 – Aspecto do AGV após a montagem mecânica e eletrônica: (a) vista frontal, (b) vista inferior. ____ 10 Figura 10 – Aspecto construtivo e dimensional dos motoredutores utilizados no AGV: (a) aspecto físico, (b)
vista frontal, (c) vista lateral e (d) vista traseira. ________________________________________________ 11 Figura 11 – Dimensões do sensor óptico para detecção da trajetória. _______________________________ 12 Figura 12 – Aspecto físico (a) e esquema eletrônico (b) do sensor óptico para detecção da trajetória. ______ 12 Figura 13 – Pinagem do circuito integrado ULN2803. ___________________________________________ 13 Figura 14 – Diagrama de blocos da Placa UTP 128-84. __________________________________________ 14 Figura 15 – Aspecto físico da Placa UTP 128-84. _______________________________________________ 14 Figura 16 – Sistema digital para controle do AGV. ______________________________________________ 16 Figura 17 – Circuito lógico do bloco 63mux. ___________________________________________________ 17 Figura 18 – Lógica para controle dos motores. _________________________________________________ 17 Figura 19 – Lógica para bloqueio dos motores _________________________________________________ 18
ix
RESUMO
Esta monografia tem a finalidade de apresentar um estudo sobre AGVs – Veículos Auto
Guiados e a implementação de um AGV guiado por sensores ópticos através de uma trajetória
demarcada no piso. Inicialmente é apresentada uma breve revisão de bibliografia
apresentando os principais tipos de AGV e o seu funcionamento. São discutidos aspectos
históricos, conceituais e técnicos. A seguir são apresentados e discutidos aspectos funcionais e
construtivos do AGV proposto tais como: dimensões, sistema de tração, sensores ópticos para
a detecção da trajetória, sistema para acionamentos dos motores, interface com a placa
controladora, sistema lógico para o controle do AGV. O veículo desenvolvido foi testado
utilizando-se uma trajetória impressa em papel. Foi possível avaliar aspectos funcionais e de
desempenho tais como: velocidade de deslocamento, capacidade se manter em linha reta e
raio mínimo de curvas para direita e esquerda.
PALAVRAS-CHAVE: AGV, veículo auto guiado, sensores ópticos.
ABSTRACT
This monograph has the purpose to present a study about AGVs - auto guided vehicles and its
implementation by optic sensors through a trajectory marked on the floor. Initially a brief
bibliography revision is presenting the main types of AGV and its functionality. Historical,
conceptual and technical aspects are discussed. Follow they will be presented and discussed
the functional and constructive aspects of the considered AGV such as: dimensions, optic
system of traction, sensors for the detention of the trajectory, starting engines system,
interface with the controlled board, logical system to control the AGV. The developed vehicle
was tested using a trajectory printed in paper. It was possible to evaluate functional aspects
and of performance such as: speed of displacement, capacity to keep straight-line and
minimum curves ray to the right and the left.
KEY-WORDS: AGV, auto guided vehicles, sensory optic.
1
1 INTRODUÇÃO
Os sistemas computacionais se tornaram fundamentais para a sociedade moderna,
integram um grande número de serviços existentes. Existe uma demanda crescente por
sistemas computacionais nas mais diversas áreas, envolvendo desde sistemas de informação,
até sistemas de automação e telecomunicações. Este aumento da demanda tem sido não
somente quantitativo, mas também em termos da eficiência e da complexidade dos serviços
[1].
Desde os tempos mais remotos que o homem, através da automação [2], tem vindo a
desenvolver estratégias e mecanismos que lhe permitam libertar-se do trabalho de origem
muscular, animal e das tarefas pesadas, rotineiras, perigosas e pouco precisas. Tem
conseguido, em simultâneo com esta libertação, maiores velocidades na execução das tarefas,
menores tempo de parada, menor número de acidentes e obter produtos com cada vez mais
qualidade.
A automação inicial era caracterizada por pequenas ilhas com operações
automatizadas, onde o fator humano era fundamental como elemento integrador e
sincronizador de todas as operações. Este estágio caracterizava-se, entre outros fatores, por
um elevado número de operários e uma grande quantidade de estoque.
Caminhou-se depois para soluções de automação centralizada. Nestas, toda a
informação é centralizada num único local, onde são tomadas todas as decisões e de onde
partem todas as ordens. Com este nível, os leiautes foram melhorados, o número de operários
bastante reduzidos, mas continua a existir um nível considerável de estoques.
Após a década de 60, com o desenvolvimento e a utilização crescente de unidades de
processamento de informação, as funções de condução dos processos foram sendo cada vez
mais distribuídas pelo terreno e junto dos locais onde são necessárias, surgindo assim o que é
atualmente designado por Arquiteturas Distribuídas ou por Sistemas de Controle Hierárquico
Distribuído [1]. Este nível de automação caracteriza-se por uma gestão global e integrada da
informação, pela redução de estoques a níveis mínimos, pela inserção de máquinas de
controle numérico (CNC) [6], de manipulação (Robôs), manuseamento automático de
materiais, pela redução drástica do número de operários, sendo em alguns setores
praticamente nulo, na área diretamente relacionada com a produção, pela utilização dos
modernos conceitos de JIT ("Just-in-Time") e TQM ("Total Quality Management") e ainda
por uma utilização muito mais intensiva dos equipamentos.
2
Acompanhando esse crescimento, existe uma evolução constante de um sistema de
automação chamado AGV (Auto Guided Vehicle), Veículo Auto Guiado [2], que possui essa
denominação por executar movimentos sem a intervenção humana, tem condições de realizar
desde as tarefas mais simples até as mais complexas de transporte.
Associando-se um controlador eletrônico podem ser desenvolvidos sistemas para
serem aplicados de maneira mais flexível e com um menor custo final.
A combinação dessas tecnologias permite o desenvolvimento de um sistema modular
que, com base no seu curto período de amortização, encontrou muitos campos de aplicação.
A partir desta idéia, foi desenvolvido um produto que pudesse ser aplicado sem
grandes investimentos, que fosse flexível e que apresentasse as seguintes características
técnicas na produção:
• Instalação e colocação em funcionamento pelo próprio usuário, preparação da pista de
deslocamento sem mudanças construtivas;
• Instalação e colocação em funcionamento durante a produção, isto é, sem necessidade
de interrupção da produção, aplicação combinada como sistema de transporte sem
condutor e como carrinho manual.
Há vários tipos de AGVs que devem ser escolhidos de acordo com a aplicação e com o
local em que será utilizado:
• Óptico: Nesta aplicação o AGV possui um conjunto de sensores ópticos que
adaptados na parte inferior do veículo identificam a presença da fita-guia enviando
sinais ao controlador que efetua automaticamente a correção na direção do AGV
colocando-o novamente sobre a trilha. Utilizado em pisos de fábricas limpos, lisos e
com pouco trânsito, como mostrado na Figura 1.
Figura 1 – AGV com controle de trajetória por sensor óptico.
• Indutivo: Neste sistema, o direcionamento do AGV é realizado através de trilhas com
laços indutivos, sendo o AGV equipado com antenas especiais que servem como
sensores de direção. O sistema não é afetado por sujeira, tintas, óleo, concreto, gelo e
neve ou similares. Utilizado em pisos ásperos e bastante sujos e/ou com trânsito
intenso, como mostrado na Figura 1.
3
Figura 2 – AGV com controle de trajetória indutivo.
• Laser: Este tipo de AGV utiliza um sensor óptico laser que utiliza marcadores ao
longo da trilha para a orientação do mesmo. Aplicado quando é inviável a utilização
de fita ou cabo indutivo, como mostrado na Figura 3.
Figura 3 – AGV com controle de trajetória por laser.
• Rádio: Este tipo de AGV utiliza comunicação por rádio-frequência, em ambientes
internos, para mudanças de trajetória, solicitação de atendimento, etc. como mostrado
na Figura 4.
Figura 4 – AGV com controle de trajetória por ondas de rádio.
• GPS: Este tipo de AGV utiliza o sistema de posicionamento global por satélites (GPS)
para a sua orientação. Utilizado quando existem grandes distâncias a serem
percorridas em ambiente externo, como mostrado na Figura 5.
Figura 5 – AGV com controle de trajetória por GPS.
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2 OBJETIVO
O objetivo desta monografia é pesquisar e estudar o desenvolvimento, as técnicas e
materiais para a construção de um Veículo Auto Guiado (AGV), convergindo para o
desenvolvimento de um protótipo de AGV capaz de se deslocar automaticamente seguindo
uma trajetória demarcada no piso.
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3 METODOLOGIA
Este capítulo tem como objetivo detalhar todo o trabalho de metodologia e materiais
envolvidos no projeto.
3.1 Estudo sobre veículos auto guiados e suas aplicações
Nesta etapa foi realizada uma pesquisa visando identificar fabricantes e modelos de
AGVs disponíveis, levantamentos de características técnicas, dimensionais e funcionais. Para
a realização desta etapa foram utilizadas basicamente ferramentas de busca na internet e
consulta a páginas e catálogos de fabricantes.
3.2 Especificação do AGV
A partir dos modelos de AGVs estudados foi proposto um veículo auto guiado,
implementado no decorrer deste trabalho. Inicialmente propôs-se o desenvolvimento de um
veículo capaz de trafegar, automaticamente, sobre uma pista demarcada no piso. Foi definido
que o veículo auto guiado teria sua movimentação baseada na utilização de sensores ópticos e
com um sistema de tração através de motores de passo acoplados diretamente às rodas
motrizes.
Para este conceito do sistema de tração, o acionamento dos motores de passo com
rotações iguais permite ao AGV se deslocar em linha reta, enquanto o acionamento com
rotações diferentes em cada uma das rodas permite ao veículo efetuar trajetórias circulares. A
Figura 6 mostra uma ilustração da proposta inicial do AGV.
Figura 6 – Proposta inicial do AGV.
6
A partir de um estudo mais detalhado sobre os motores de passo disponíveis, concluiu-
se que seriam necessários motores de passo volumosos e pesados para o acionamento
adequado do AGV. Desta forma, optou-se pela utilização de motores de corrente contínua,
menores e mais leves, acoplados à caixas de redução mecânicas, que por sua vez serão
acopladas diretamente às rodas motrizes.
3.3 Projeto e construção da parte eletro mecânica do AGV
Nesta etapa foram especificados os componentes eletromecânicos (motores, redutores,
eixos, rodas, etc.) utilizados no AGV. Foi realizado também o projeto e a montagem mecânica
do mesmo.
O AGV é composto basicamente por dois motores independentes acoplados a
redutores, modelo MRP 710-37, do fabricante Motron [3]. Os motores operam com a tensão
de 12Vdc com rotação de aproximadamente 30 rpm na situação de carga nominal. Foi
instalado um conjunto motor-redutor de cada lado do veículo, em sua parte traseira. Na parte
dianteira foi instalada uma roda do tipo “rodízio” de forma que o veículo possa realizar os
movimentos necessários alterando-se apenas as velocidades das rodas traseiras.
Como fonte de energia foram utilizadas duas baterias modelo Gênesis – NP, do
fabricante EnerSys [4], do tipo chumbo ácida, tensão nominal de 6Vdc, tipo selada, com
capacidade de 4,2 Ah, gerando um total de 12Vdc quando ligadas em série. As baterias foram
posicionada na parte inferior do veículo, entre os dois motores, com intuito de manter o centro
de gravidade baixo.
Para o controle dos motores a partir das informações dos sensores ópticos do AGV foi
utilizada a placa de desenvolvimento de sistemas digitais, modelo UTP 128-84 [5]. A placa
UTP 128-84 possui como principal característica a possibilidade de fornecer um ambiente de
desenvolvimento robusto e completo de sistemas digitais utilizando Dispositivos Lógicos
Programáveis (PLDs), aceitando programação em linguagem VHDL ou gráfica. A placa é
baseada no PLD Altera EPM7128SLC84-15, possuindo alto desempenho, 64 pinos de
entrada/saída, 2500 portas equivalentes, 128 macrocélulas, 8 blocos lógicos, reprogramável,
tecnologia E2PROM. Possui também interface de expansão com pinos de entrada/saída para
ligação externa, possibilitando a interface com os sensores ópticos e o acionamento dos
motores do AGV. A Placa UTP 128-84 é compatível com o software Max + Plus® II da Altera
Corporation.
7
Para esta aplicação o AGV deve possuir sensores ópticos do tipo reflexão,
devidamente instalados na parte inferior central do veículo. Estes sensores identificam a
presença da fita-guia enviando sinais lógicos ao PLD que efetua automaticamente a correção
na direção do AGV colocando-o novamente sobre a trilha. Este sistema possui três sensores,
sendo um para alinhamento à direita, outro para alinhamento à esquerda, e um terceiro
(central) para presença de fita.
Como base para os componentes foi utilizada uma placa de alumínio, onde foram
fixados a roda dianteira giratória, os motores, as baterias, os sensores ópticos e a placa UTP.
3.4 Estudo da placa de desenvolvimento UTP 128-84
Nesta etapa foram estudadas as características e o funcionamento de PLDs, mais
especificamente os pertencentes à Família 7000S da Altera. Foram estudados o
funcionamento e as características técnicas da placa UTP 128-84 utilizada como sistema de
controle do AGV.
3.5 Desenvolvimento do aplicativo para controle do AGV
Nesta etapa foram desenvolvidos os sistemas digitais, em ambiente gráfico do
software Max + Plus II®, da Altera, para o controle do AGV. Foram utilizadas as ferramentas
de projeto, simulação e gravação de PLDs disponíveis no ambiente de desenvolvimento.
3.6 Testes e avaliação do AGV
Nesta etapa foram realizados testes de funcionamento e ajustes no AGV. Foram
avaliadas a capacidade do AGV de obedecer a uma trajetória, sua repetibilidade, capacidade
de aceleração e de frenagem. Para a avaliação do funcionamento do AGV foi utilizada uma
trajetória que contém curvas à direita e esquerda e trajetória reta, como mostrado na Figura 7.
8
Figura 7 – Trajetória utilizada para teste e avaliação do AGV.
9
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Especificação do AGV
Para a construção da base do AGV foram utilizadas chapas de alumínio industrial do
tipo “assoalho de ônibus”, com espessura de 2,0 mm. As chapas foram cortadas, dobradas e
montadas de acordo com as dimensões especificadas na Figura 8. Para o dimensionamento do
AGV considerou-se a instalação da Placa UTP em sua parte superior e do conjunto de baterias
na sua parte inferior.
(a)
(b)
Figura 8 – Dimensões do AGV: (a) vista superior, (b) vista lateral.
Na parte inferior da base foram instalados os circuitos eletrônicos para leitura dos
sensores de direção e acionamento dos motores. A Figura 9 mostra o aspecto do AGV após a
finalização da montagem mecânica e eletrônica.
10
(a)
(b)
Figura 9 – Aspecto do AGV após a montagem mecânica e eletrônica: (a) vista frontal,
(b) vista inferior.
4.2 Sistema de tração do AGV
Os motores de acionamento foram montados em um suporte na lateral do veículo.
Foram utilizadas rodas de material polimérico, de alta aderência, fixadas através de parafusos
ao eixo do motoredutor.
Utilizou-se dois motoredutores modelo MRP 710-37, fabricados pela Motron. Estes
motoredutores operam com tensão de 12 Vdc, consumo de corrente de 60 mA, rotação de 37
rpm na condição sem carga e consumo de corrente de 180 mA, rotação de 29 rpm e torque
nominal de 1,7 kgf.cm na condição de máxima eficiência.
A Figura 10 mostra os detalhes construtivos e as dimensões do motoredutor MRP 710-
37 utilizado no AGV.
11
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 10 – Aspecto construtivo e dimensional dos motoredutores utilizados no AGV:
(a) aspecto físico, (b) vista frontal, (c) vista lateral e (d) vista traseira.
4.3 Sensores ópticos para detecção de trajetória
Para a identificação da trajetória demarcada no piso foram utilizados sensores de
reflexão, baseados na emissão e recepção de um feixe de luz, situado no espectro de
freqüência infravermelho. A escolha do espectro infravermelho se deve ao fato de que os
sensores não sofrem uma influência significativa da iluminação artificial.
Utilizou-se sensores modelo OPB712, fabricados pela Optek Technology Inc, do tipo
fotodarlington, montados em um encapsulamento único contemplando o LED emissor e o
fototransistor. A Figura 11 mostra as dimensões do sensor óptico utilizado para a detecção da
trajetória.
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Figura 11 – Dimensões do sensor óptico para detecção da trajetória.
Os LEDs emissores foram alimentados com uma corrente de aproximadamente 10
mA, limitada por um resistor ligado em série com a alimentação 5 Vdc. As saídas dos
fototransistores foram ligadas diretamente na interface de expansão da Placa UTP 128-84,
colocando-se somente um resistor de polarização. A Figura 12 mostra o aspecto físico e o
esquema eletrônico do sensor óptico para detecção da trajetória.
(a)
(b)
Figura 12 – Aspecto físico (a) e esquema eletrônico (b) do sensor óptico para detecção da
trajetória.
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4.4 Acionamento dos motores
Para o acionamento dos motores utilizou-se um circuito integrado, modelo ULN 2803,
que contém um conjunto de oito transistores do tipo darlington, do tipo NPN, com capacidade
de 500 mA cada, e com tensão de acionamento compatível com a família TTL. A Figura 13
mostra a pinagem do circuito integrado utilizado para o acionamento dos motores.
Figura 13 – Pinagem do circuito integrado ULN 2803.
O sistema de acionamento utilizado não permite o controle da velocidade dos motores,
nem a inversão do sentido de rotação, apenas possibilita ligar ou desligar cada um dos
motores. O sinal para o acionamento de cada um dos motores é obtido da interface de
expansão da Placa UTP 128-84. Para o interfaceamento da Placa UTP com o circuito de
acionamento dos motores utilizou-se o LED 0 e o LED 1 que acionam o motor esquerdo e o
motor direito, respectivamente.
4.5 Interface com a placa UTP 128-84
Cabe ao Dispositivo Lógico Programável (PLD) da Placa UTP 128-84 o papel de
controlador do AGV. Para tanto foi implementado um sistema digital que permite a leitura
dos sensores de trajetória e a partir dos resultados, efetua o acionamento correto dos motores.
Os sensores de trajetória e o acionamento dos motores são conectados à Placa UTP 128-84
através da interface de expansão disponível na forma de um conector IDC de 36 pinos. A
Figura 14 mostra o diagrama de blocos da Placa UTP 128-84 e a Figura 15 o seu aspecto
físico.
14
Figura 14 – Diagrama de blocos da Placa UTP 128-84.
Figura 15 – Aspecto físico da Placa UTP 128-84.
O interfaceamento dos sensores de direção com a Placa UTP foi realizado através dos
LEDs 4, 5 e 6. O sensor esquerdo foi ligado diretamente ao LED 4, o sensor central ao LED 5
e o sensor direito ao LED 7.
4.6 Sistema digital para controle do AGV
O sistema digital para o controle do AGV será baseado em dispositivos
combinacionais e sequenciais, implementados na forma gráfica, utilizando-se o aplicativo
MAX + Plus II®, versão 10.2, licença estudantil. A lógica de controle implementada deverá
acionar os motores, a partir do posicionamento da fita, segundo a estratégia mostrada na
15
Tabela 1. Optou-se pelo desligamento dos motores na ocorrência de uma situação fora da
normalidade.
Tabela 1 – Lógica de controle.
SE SC SD Ação
Piso Fita Piso Alinhado com a fita:
2 motores acionados
Fita Fita Piso Um pouco à direita da fita:
Desliga motor esquerdo
Piso Fita Fita Um pouco à esquerda da fita:
Desliga motor direito
Piso Piso Piso Totalmente fora do percurso:
Desliga os 2 motores
Piso Piso Fita Bastante à esquerda da fita:
Desliga o motor direito
Fita Piso Piso Bastante à direita da fita:
Desliga o motor esquerdo
Fita Piso Fita Situação normalmente impossível:
Desliga os 2 motores
Fita Fita Fita Situação normalmente impossível:
Desliga os 2 motores
Legenda:
SE: Sensor Esquerdo
SC: Sensor Central
SD: Sensor Direito
Os sensores ópticos fornecem nível lógico ‘1’ quando posicionados sobre a fita e nível
lógico ‘0’ quando posicionados sobre o piso. Os motores são acionados quando um nível
lógico ‘1’ é fornecido ao sistema de acionamento. A Tabela 2 mostra a lógica de controle com
os níveis lógicos dos sensores esquerdo, direito e central, com os respectivos níveis lógicos
para o acionamento dos motores esquerdo e direito.
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Tabela 2 – Acionamento dos motores em função dos níveis lógicos dos sensores
SE SC SD ME MD
0 0 0 0 0
0 0 1 1 0
0 1 0 1 1
0 1 1 1 0
1 0 0 0 1
1 0 1 0 0
1 1 0 0 1
1 1 1 0 0
Legenda:
ME: Motor Esquerdo
MD: Motor Direito
A partir da tabela da verdade foram extraídas as lógicas de controle dos motores
esquerdo e direito, mostradas nas equações (1) e (2), respectivamente.
SESDSCME .)( += (1)
SDSESCMD .)( += (2)
A partir das equações lógicas para o acionamento dos motores, implementou-se o
sistema digital na forma gráfica do aplicativo MAX + Plus II®, utilizando-se linguagem
gráfica. A Figura 16 mostra os blocos do sistema digital para o controle do AGV.
Figura 16 – Sistema digital para controle do AGV.
O bloco 63mux é um multiplexador de 6 entradas e 3 saídas, controlado pelo sinal
EXT/SEN. Este bloco foi utilizado para que se pudesse escolher entre a utilização dos
sensores ópticos ou as chaves da placa UTP 128-84 para a simulação dos sensores. As
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entradas SD, SE e SC correspondem aos sensores direito, esquerdo e central. As entradas
CH0, CH1, CH2 correspondem às chaves para simulação dos sensores, e a entrada CH3
corresponde à chave que alterna entre os sensores (SEN) e as chaves de simulação (EXT). A
Figura 17 mostra o circuito lógico interno do bloco 63mux.
Figura 17 – Circuito lógico do bloco 63mux.
A Figura 18 mostra o circuito lógico do bloco logica, que possui as operações lógicas
para controle dos motores através dos sinais de acionamento dos motores, que provem dos
sinais de entrada dos sensores. Nota-se que a lógica para o controle do AGV é extremamente
simples, necessitando apenas de 2 portas do tipo “e” com duas entradas, 2 portas do tipo “ou”
com duas entradas e 2 portas inversoras.
Figura 18 – Lógica para controle dos motores.
O bloco motores faz a habilitação dos motores e a chave CH4 possibilita o envio de
sinal incondicional de bloqueio dos motores. A Figura 19 mostra a lógica utilizada para o
bloqueio dos motores.
18
Figura 19 – Lógica para bloqueio dos motores
A implementação do sistema digital para controle do AGV consumiu apenas 1% da
capacidade e 10 dos 64 pinos de entrada / saída do componente EPM7128SLC84-15.
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5 CONCLUSÃO
A metodologia empregada para o desenvolvimento do trabalho mostrou-se adequada.
O ambiente de desenvolvimento de sistemas digitais utilizado mostrou-se poderoso e de fácil
utilização. Os testes práticos permitiram avaliar a capacidade do veículo auto guiado
desenvolvido no projeto em seguir uma trajetória, bem como explorar os limites de raio de
giro.
A realização deste trabalho possibilitou a obtenção de conhecimentos sobre
características, funcionamento e utilização de veículos auto guiados (AGVs). Através do
desenvolvimento de um protótipo de um veículo auto guiado foi possível o aprofundamento
dos conhecimentos sobre sensores ópticos, acionamentos, sistemas digitais, dispositivos
lógicos programáveis e ambientes para desenvolvimento de sistemas digitais. Obteve-se
também conhecimentos básicos de motores elétricos, redutores de velocidade e montagem
mecânica.
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6 SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS
Durante a realização do trabalho surgiram diversas idéias para o aprimoramento do
mesmo, podendo-se destacar as seguintes sugestões para trabalhos futuros:
• Utilização de um sensor do tipo ultra-som para a detecção de obstáculos,
permitindo que o veículo auto guiado possa alertar os usuários, ou mesmo
efetuar uma desaceleração preventiva no caso de risco de colisão.
• Modificação do sistema de acionamento dos motores de modo que os mesmos
possam ser acionados nos dois sentidos. Tal modificação permitiria ao AGV
realizar deslocamentos em marcha à ré, bem como a realização de curvas mais
acentuadas.
• Modificação do sistema de acionamento dos motores com a incorporação do
um circuito PWM que permitirá o controle da rotação dos motores. Desta
forma acredita-se que será possível um controle mais preciso sobre a trajetória
do veículo, bem como permitirá o seu deslocamento a velocidades diversas.
• Incorporação de um sistema de leitura, do tipo código de barras, acoplado ao
AGV. Tal sistema permitirá o envio de comandos ao veículo tais como: tempo
de parada, velocidade de deslocamento, sentido de movimentação, alteração de
trajetória, etc.
21
7 BIBLIOGRAFIA
(1) Brasil, ISPV - Instituto Superior Politécnico de Viseu, Joaquim Duarte Barroca Delgado,
setembro / 2002, URL: http://www.ipv.pt/millenium/arq9_2.htm/, recuperado em 20/05/2004.
(2) São Paulo, Brasil, AAT – Sistemas de Movimentação, URL: http://www.aat-agv.com.br/ ,
recuperado em 25/05/2004.
(3) São Paulo, Brasil, Motron – Indústria de Motores e Redutores, URL:
http://www.motron.com.br/, recuperado em 10/06/2004.
(4) EUA, EnerSys Power Full Soluctions, novembro 2002, URL:
http://www.enersysreservepower.com/documents/US-NP1_2_6_1_1102.pdf , recuperado em
12/06/2004.
(5) Itatiba, Brasil, Manual Técnico da Placa de Desenvolvimento de Sistemas Digitais – UTP
128-84, Claudio Kiyoshi Umezu, outubro de 2004, recuperado em 30/10/2004.
(6) São Paulo, Brasil, Biblioteca Virtual – USP – Universidade de São Paulo, 2000, URL:
http://www.bibvirt.futuro.usp.br/textos/tem_outros/cursprofissionalizante/tc2000/
automacao/autoa18.pdf , recuperado em 14/06/2004.