FUTEBOL DE ROB

Lucas Lira Santos RA 111772011

Projeto Integrador do curso de Tecnologia em Mecatrnica Industrial, mdulo Tcnico, 2 Semestre

Prof Marcones Brito e Paulo Julio.

Professor

Guarulhos

2012

36

FACULDADE ENIAC

FUTEBOL DE ROB

_____________________________________ Lucas Lira Santos

_____________________ _____________________

Marcones Brito Paulo Julio Orientador Acadmico Orientador Acadmico

Guarulhos

2012

2

RESUMO

O projeto integrador do 2 semestre tem como objetivo fazer um futebol de

rob, projeto que vem sendo desenvolvido com base nas aulas aplicadas em

sala onde os alunos podem desenvolver a teoria em atividades prticas tem

como seu princpio de desenvolvimento os materiais para sua criao como:

motores DC principal fator para sua movimentao, a bateria onde

responsvel por todo o funcionamento eletrnico do rob, onde a

movimentao eltrica alimenta todos os componentes mantendo os em

estado operacional, os parafusos elementos de fixao empregada na unio

no permanente de peas, tendo uma chave reversvel onde sua aplicao

controlar, tambm destinada aos movimentos do rob. Projeto ao qual esto

em pleno desenvolvimento, elementos, teorias e prticas voltadas as

diminuies de custos com isso tendo em suas criaes componentes

reciclveis, tambm reduzindo manutenes com isso alcanando um nvel de

produo mais efetiva e qualificada, tambm tento como fator principal as

aplicaes dos conceitos envolvidos na mecatrnica como: mecnica,

eletrnica, eletricidade aplicada e desenho tcnico, fatores fundamentais para a

evoluo e criao do projeto.

Palavras Chaves: Rob, Motor DC, Movimentao, Bateria, Chave Reversvel.

3

SUMRIO

LISTA DE SIMBOLOS ......................................................................................................... 7

CAPTULO 1 ........................................................................................................................ 8

INTRODUO ..................................................................................................................... 8

CAPITULO 2 ........................................................................................................................ 9

FUNDAMENTAO TERICA ........................................................................................... 9

2.1 Motor DC ....................................................................................................................... 9

2.2 Motor de corrente continua: principio de funcionamento ............................................. 10

2.3 Aplicaes ................................................................................................................... 12

2.4 Eletroqumica Baterias e Pilhas ................................................................................... 12

2.5 Baterias Recarregveis ................................................................................................ 13

2.6 Capacidades de uma Bateria ....................................................................................... 15

2.7 Chave HH de trs posies (Inversora) funcionamento ............................................... 15

2.8 Cabo de Alimentao ................................................................................................... 16

2.9 Fonte de Alimentao (Carcaa do Rob) ................................................................... 17

2.10 Instrumentos Utilizados .............................................................................................. 19

CAPITULO 3 ...................................................................................................................... 20

DESENVOLVIMENTO ....................................................................................................... 20

3.1 Projeto Mecnico ......................................................................................................... 22

3.2 Projeto Eltrico ............................................................................................................ 25

3.3 Inverso do sentido de rotao atravs das chaves HH .............................................. 25

3.4 Controle dos Motores ................................................................................................... 26

3.5 Custo do Projeto (Viabilidade econmica) ................................................................... 27

3.6 Cronograma ................................................................................................................. 28

CAPITULO 4 ...................................................................................................................... 29

4

RESULTADOS .................................................................................................................. 29

CAPITULO 5 ...................................................................................................................... 30

CONCLUSO .................................................................................................................... 30

5.1 Concluso .................................................................................................................... 30

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .................................................................................. 31

ANEXOS ............................................................................................................................ 32

A Robtica como Instrumento de Ensino e Aprendizagem ................................................ 32

Imagens de projees mecnicas do rob desenvolvidas em Software ............................ 34

Apresentao 1 Banca Examinadora Slides ................................................................. 37

ORIENTAES DO PROFESSOR ................................................................................... 42

5

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 Motor DC ......................................................................................................... 9

Figura 2.2 Estrutura bsica de um motor CC .................................................................. 10

Figura 2.3 Estrutura do motor ......................................................................................... 10

Figura 2.4 Motor CC elementar de dois plos ................................................................ 11

Figura 2.5 Tipos de bateria ............................................................................................. 12

Figura 2.6 Bateria 12V .................................................................................................... 13

Figura 2.7 Chave HH inversora ...................................................................................... 16

Figura 2.8 Cabo de rede ................................................................................................. 16

Figura 2.9 Cabo de rede ................................................................................................. 17

Figura 2.10 Fonte de alimentao .................................................................................. 17

Figura 2.11 Interior fonte de alimentao ....................................................................... 18

Figura 2.12 Ferramentas utilizadas ................................................................................ 19

Figura 3.1 Rob vista interna motores e bateria ............................................................. 21

Figura 3.2 Vista interna roda omnidirecional, controle e rob, fixaes .......................... 21

Figura 3.3 Controle circuito interno, projeto concludo .................................................... 22

Figura 3.4 Projeo inferior carcaa rob, desenho tcnico ........................................... 24

Figura 3.5 Projeo superior carcaa do rob, desenho tcnico .................................... 24

Figura 3.6 Projeo montagem de peas rob ............................................................... 24

Figura 3.7 Montagem de peas rob (a) ......................................................................... 25

Figura 3.7 Montagem de peas rob (b) ......................................................................... 25

Figura 3.8 Circuito de ligao chave HH ......................................................................... 26

Figura 3.9 Tabela de custo ............................................................................................. 27

Figura 3.10 Organizao do grupo cronograma ............................................................. 28

Figura 4.1 Rob concludo (a) ........................................................................................ 29

Figura 4.1 Rob concludo (b) ........................................................................................ 29

6

Figura 5.1 Rob .............................................................................................................. 34

Figura 5.2 Dimenses do rob ........................................................................................ 34

Figura 5.3 Peas do rob ................................................................................................ 35

Figura 5.4 Carcaa superior do rob .............................................................................. 35

Figura 5.5 Carcaa inferior do rob ................................................................................ 35

Figura 5.6 Motor rob ..................................................................................................... 36

Figura 5.7 Roda do rob ................................................................................................. 36

Figura 5.8 Acoplamento do rob ..................................................................................... 36

Figura 5.9 Montagem do rob ......................................................................................... 37

Figura 5.10 Montagem do rob ....................................................................................... 37

Figura 5.11 5.32 - Slides ................................................................................................. 38

7

LISTA DE SIMBOLOS

- Ohm

- Nmero PI

Cc Corrente Continua

rp

m

- Rotaes por minuto

s - Segundos

m - Metros

mA - Miliampre

V - Volts

A - Ampre

m

m

- milmetros

8

CAPTULO 1

INTRODUO

O rob criado para pratica do futebol desenvolve os conceitos exercidos em

aulas para aplicaes praticas, para que possam ser desenvolvidas as teorias.

Como pode se observar sua aplicabilidade bem simples, a maior dificuldade

proposta desenvolver um esquema mecnico ao qual faa o rob executar

uma rotao de 180 para que o projeto seja efetivamente concludo.

Em relao ao desempenho de velocidade e agilidade, deve se tomar em

conta pelo grupo a analise entre os processos de componentes ao qual

interferem diretamente no desempenho do rob por isso os integrantes devem

analisar as espessuras e pesos de cada componente assim propondo

vantagem no decorrer do desenvolvimento do projeto.

O rob ter que estar em perfeita condio de uso na quinta-feira do dia 13 de

Dezembro, nesse dia ter uma Banca Avaliadora onde estar analisando o

projeto, no dia tambm haver uma competio entre os grupos da sala, que

tem como objetivo unicamente motivar os participantes para a construo dos

robs, a nota que ser atribuda a cada equipe ser baseada nos Relatrios do

Projeto e na apresentao oral. O desempenho ou nmero de gols obtidos por

cada equipe no influenciar na nota final. Todos os grupos tero que competir

com todos sem exceo em uma arena de futebol de rob que o Colgio Eniac

criou como est na regra.

Nesse semestre as equipes iram utilizar o mesmo projeto das equipes do

Tcnico do Colgio Eniac. E para esta Competio criaram algumas regras

bsicas do rob como, por exemplo: o rob pode ter qualquer tamanho ou

formato, desde que caiba dentro de uma caixa com as seguintes dimenses

internas: 20 cm de comprimento x 15 cm de largura x 10 cm de altura. Estas

dimenses no podem ser alteradas aps o inicio do jogo, pois qualquer

interveno do controlador com o rob ter uma penalidade e pode at ser

desclassificado da competio.

9

CAPITULO 2

FUNDAMENTAO TERICA

2.1 Motor DC

Um motor de corrente contnua converte energia eltrica em energia mecnica,

como qualquer motor, mas tem uma caracterstica que o individualiza: deve ser

alimentado com tenso contnua. Essa tenso contnua pode provir de pilhas e

baterias, no caso de pequenos motores, ou de uma rede alternada aps

retificao, no caso de motores maiores. Os principais componentes de um

motor de corrente contnua (motor CC, por simplicidade) so descritos como

segue:

Estator: contm um enrolamento (chamado campo), que alimentado

diretamente por uma fonte de tenso contnua, no caso de pequenos motores,

o estator pode ser um simples im permanente;

Rotor: contm um enrolamento (chamado armadura), que alimentado por

uma fonte de tenso contnua atravs do comutador e escovas de grafite;

Comutador: dispositivo mecnico (tubo de cobre axial mente segmentado) no

qual esto conectados os terminais das espiras da armadura, e cujo papel

inverter sistematicamente o sentido da corrente contnua que circula na

armadura.

A figura mostra a estrutura bsica de um motor de corrente contnua elementar

com im permanente no estator. Observe que a armadura possui apenas uma

Figura 2.1 Motor DC

10

espira (dois plos) e que o comutador tem apenas dois segmentos. As escovas

de grafite so fixas e, medida que a armadura gira uma volta, hora cada uma

delas fica em contato eltrico com uma metade do comutador, hora com a

outra metade. Isso significa que a corrente na espira da armadura hora tem um

sentido, hora o sentido contrrio. Esse mecanismo essencial para o

funcionamento dos motores CC, evitando que a armadura estacione em uma

posio de equilbrio, como ficar claro mais adiante.

Figura 2.2 Estrutura bsica de um motor cc

2.2 Motor de corrente continua: principio de funcionamento

O funcionamento dos motores CC baseia-se no princpio do eletromagnetismo

clssico pelo qual um condutor carregando uma corrente mergulhado em um

fluxo magntico e fica submetido a uma fora eletromagntica. Embora tenha

sido explicado anteriormente, esse princpio repetido aqui por facilidade: Um

condutor transportando uma corrente eltrica e atravessada por um fluxo

magntico fica submetido a uma fora de natureza eletromagntica.

Figura 2.3 Estrutura do motor

11

Observe que o fluxo magntico pode ser produzido por um im permanente,

como na figura, ou um eletrom. Note ainda que o sentido da fora pode

mudar se o sentido do fluxo ou o sentido da corrente tambm mudar. O mais

importante, perceber que as direes do fluxo, da corrente e da fora

eletromagntica so sempre ortogonais entre si, ou seja, formam sempre

ngulos de 90. Dados os sentidos do fluxo e da corrente, o sentido da fora

pode ser obtido usando-se a regra da mo esquerda:

Coloque o dedo indicador no sentido do fluxo;

Coloque o dedo mdio no sentido da corrente;

O sentido da fora ser aquele apontado pelo dedo polegar. No caso de um

motor CC, a criao do torque que faz o rotor (armadura) mover-se pode ser

explicada com a ajuda da figura 2.3, que mostra um motor CC elementar de

dois plos (o mais simples possvel) em corte transversal.

Figura 2.4 Motor cc elementar de dois plos

Na figura, o enrolamento de campo (estator) est dividido em duas partes

ligadas em srie (a ligao foi omitida na figura por simplicidade) que produzem

um fluxo magntico constante no sentido norte-sul. A armadura (rotor)

formada por vrias espiras enroladas sem um ncleo ferromagntico e cujos

terminais so conectados nos dois segmentos do comutador (na parte central,

em vermelho). A corrente que circula na armadura fornecida por uma fonte

CC e injetada atravs das duas escovas de grafite. Na situao ilustrada na

figura, a corrente sai pela parte superior da armadura e entra na parte inferior.

Em motores com mais de dois plos, a armadura possui vrios enrolamentos

12

distribudos pelo ncleo e o comutador formado por vrios segmentos.

Aplicando-se a regra da mo esquerda, obtm-se os sentidos das foras

eletromagnticas que se estabelecem na parte lateral das espiras, criando um

torque eletromecnico que faz a armadura girarem no sentido horrio.

2.3 Aplicaes

Os motores CC de pequeno porte so muito utilizados em brinquedos e

equipamentos portteis pelo fato de poderem ser acionados por meio de pilhas

e baterias. So tambm muito comuns em veculos (motor de arranque,

limpador de pra-brisas, etc.) pela mesma razo. Pelo fato de permitirem fcil e

precisa variao de velocidade, motores CC so muito utilizados para trao

eltrica de trens, metr e nibus eltricos. Na indstria, usado para acionar

cargas que precisam ter sua velocidade alterada de forma controlada

dependendo do processo. Em geral, um motor CC mais caro que um de

corrente alternada de mesmo porte, pois tem mais enrolamentos e o

comutador. A manuteno do comutador deve ser feita periodicamente, o que

encarece um pouco sua operao.

2.4 Eletroqumica Baterias e Pilhas

Figura 2.5 Tipos de Baterias

As pilhas secas so do tipo zinco-carbono, so geralmente usadas em

lanternas, rdios e relgios. Esse tipo de pilha tem em sua composio Zn,

grafite e MnO que pode evoluir para MnO(OH). Alm desses elementos

tambm importante mencionar a adio de alguns elementos para evitar a

corroso como: Hg, Pb, Cd, In. Estas pilhas contm at 0,01% de mercrio em

13

peso para revestir o eletrodo de zinco e assim reduzir sua corroso e aumentar

o seu desempenho. O NEMA (Associao Nacional Norte-Americana dos

Fabricantes Eltricos) estima que 3,25 pilhas zinco-carbono per capita so

vendidas ao ano nos Estados Unidos da Amrica. As pilhas alcalinas so

compostas de um nodo, um "prego" de ao envolto por zinco em uma soluo

de KOH alcalina (pH14), um ctodo de anis de MnO2 compactado envoltos

por uma capa de ao niquelado, um separador de papel e um isolante de nylon.

At 1989, a tpica pilha alcalina continha mais de 1% de mercrio. Em 1990,

pelo menos trs grandes fabricantes de pilhas domsticas comearam a

fabricar e vender pilhas alcalinas contendo menos de 0,025% de mercrio. A

NEMA estima que 4,25 pilhas alcalinas per capita so vendidas por ano nos

EUA.

2.5 Baterias Recarregveis

Figura 2.6 Bateria 12V

As baterias recarregveis representam hoje cerca de 8% do mercado europeu

de pilhas e baterias. Dentre elas pode-se destacar a de nquel-cdmio (Ni-Cd)

devido sua grande representatividade, cerca de 70% das baterias

recarregveis so de Ni-Cd. O volume global de baterias recarregveis vem

crescendo 15% ao ano. As baterias de nquel-cdmio tm um eletrodo (ctodo)

de Cd, que se transforma em Cd(OH), e outro (nodo) de NiO(OH), que se

transforma em Ni(OH). O eletrlito uma mistura de KOH e Li(OH). As

baterias recarregveis de Ni-Cd podem ser divididas basicamente em dois tipos

14

distintos: as portteis e as para aplicaes industriais e propulso. Em 1995

mais de 80% das baterias de Ni-Cd eram do tipo porttil. Com o aumento da

utilizao de aparelhos sem fio, notebooks, telefones celulares e outros

produtos eletrnicos aumentaram a demanda de baterias recarregveis. Como

as baterias de Ni-Cd apresentam problemas ambientais devido presena do

cdmio outros tipos de baterias recarregveis portteis passaram a ser

desenvolvidos. Esse tipo de bateria amplamente utilizado em produtos que

no podem falhar como equipamento mdico de emergncia e em aviao. As

baterias recarregveis de nquel metal hidreto (NiMH) so aceitveis em termos

ambientais e tecnicamente podem substituir as de Ni-Cd em muitas de suas

aplicaes, mas o preo de sua produo ainda elevado quando comparado

ao das de Ni-Cd.Foi colocado no mercado mais um tipo de bateria recarregvel

visando uma opo utilizao da bateria de Ni-Cd. Esse tipo de bateria o de

ons de ltio. As baterias de Ni-Cd apresentam uma tecnologia madura e bem

conhecida, enquanto os outros dois tipos so recentes e ainda no

conquistaram inteiramente a confiana do usurio. 2.3-Pilhas/Baterias e a

Sade Algumas substncias que fazem parte da composio qumica das

baterias so potencialmente perigosas e podem afetar a sade.

Especificamente, o chumbo, o cdmio e o mercrio. Metais como o chumbo

podem provocar doenas neurolgicas; o cdmio afeta condio motora, assim

como o mercrio. evidente que este assunto est em permanente pesquisa e

a presena destes produtos est sendo reduzida. No entanto, no h

ocorrncia registrada de contaminao ou prejuzo sade. Tambm no h

registro de ocorrncia de qualquer dano causado ao meio ambiente decorrente

da deposio de pilhas em lixes. As empresas que representam as marcas

Duracell, Energizer, Eveready, Kodak, Panasonic, Philips, Rayovac e Varta,

que compem o Grupo Tcnico de Pilhas da ABINEE tm investido nos ltimos

anos somas considerveis de recursos para reduzir ou eliminar estes materiais.

Hoje elas j esto atendendo as exigncias do artigo seis Da Resoluo 257 do

CONAMA que estabelece os nveis mximos dessas substncias em cada

pilha/bateria.

Cuidados: Pilhas novas: obedecer a informao dos fabricantes dos aparelhos,

com relao plos positivos e negativos das pilhas. No misturar pilhas

velhas com novas ou pilhas de sistemas eletroqumicos diferentes. No

15

remover o invlucro das pilhas. Pilhas usadas: no guardar, principalmente de

forma aleatria. No caso de ocorrer vazamento, lave as mos com gua

abundante; se ocorrer irritao procure o mdico.

2.6 Capacidades de uma Bateria

A capacidade de uma bateria de armazenar carga expressa em ampre-hora

(1 Ah =3600 Coulomb). Se uma bateria puder fornecer um ampre (1 A) de

corrente (fluxo) por uma hora, ela tem uma capacidade de 1 Ah em um regime

de descarga de 1h (C1). Se puder fornecer 1 A por 100 horas, sua capacidade

100 Ah em um regime de descarga de 100h (C100). Quanto maior a

quantidade de eletrlito e maior o eletrodo da bateria, maior a capacidade da

mesma. Assim uma pilha minscula do tipo AAA tem muito menos capacidade

do que uma pilha muito maior (por exemplo, do tipo D), mesmo que ambas

realizem as mesmas reaes qumicas (por exemplo: pilhas alcalinas). Por

causa das reaes qumicas dentro das pilhas, a capacidade de uma bateria

depende das condies da descarga tais como o valor da corrente eltrica,a

durao da corrente, a tenso terminal permissvel da bateria, a temperatura, e

os outros fatores. Os fabricantes de bateria usam um mtodo padro para

avaliar suas baterias. A bateria descarregada em uma taxa constante da

corrente sobre um perodo de tempo fixo, tal como 10 horas ou 20 horas. Uma

bateria de 100 ampres-hora avaliada assim para fornecer 5 A por 20 horas

na temperatura ambiente. A eficincia de uma bateria diferente em taxas

diferentes da descarga. Ao descarregar-se em taxas baixas (correntes

pequenas), a energia da bateria entregue mais eficientemente do que em

taxas mais elevadas da descarga (correntes elevadas). Isto conhecido como

a lei de Peukert.

2.7 Chave HH de trs posies (Inversora) funcionamento

Posio 1 temos a conexo dos pinos 1 com 2 tanto do lado A quanto lado B, e

na posio 2 temos a conexo dos pinos 2 e 3 tambm tanto do lado A quanto

16

do lado B, assim possibilitando uma montagem onde conseguimos inverter a

polaridade do motor j que se trata de uma fonte de corrente continua, e com o

auxilio de um boto de pulso do tipo NA (normalmente aberto) podemos fazer o

comando da movimentao aps ter escolhido o lado desejado.

Figura 2.7 Chave HH inversora

2.8 Cabo de Alimentao

Figura 2.8 Cabo de Rede

A Matria prima para fazer esse cabo o cobre, por oferecer uma tima

condutividade e baixo custo, portanto deve se analisar com bastante cuidado a

segurana contra descargas eltricas. Um acidente com descarga eltrica em

qualquer ponto da estrutura pode comprometer toda a rede.

Os cabos de par tranados so compostos por quatro pares de fios de cobre

que, como o nome sugere, so tranados entre si. Este sistema cria uma

barreira eletromagntica, protegendo as transmisses de interferncias

externas, sem a necessidade de usar uma camada de blindagem. O condutor

central protegido de interferncias externas por uma malha metlica:

17

Figura 2.9 Cabo de Rede

O uso de tranas nos cabos uma idia antiga, que remonta ao final do sculo

19, quando a tcnica passou a ser utilizada no sistema telefnico, de forma a

aumentar a distncia que o sinal era capaz de percorrer.

2.9 Fonte de Alimentao (Carcaa do Rob)

Figura 2.10 Fonte de Alimentao

Uma fonte de alimentao um aparelho ou dispositivo eletrnico constitudo

por quatro blocos de componentes eltricos: um transformador de fora (que

aumenta ou reduz a tenso), um circuito retificador, um filtro capacitivo e/ou

indutivo e um regulador de tenso.

Uma fonte de alimentao usada para transformar a energia eltrica sob a

forma de corrente alternada (CA) da rede em uma energia eltrica de corrente

contnua, mais adequada para alimentar cargas que precisem de energia CC.

Numa fonte de alimentao do tipo linear, a tenso alternada da rede eltrica

aumentada ou reduzida por um transformador, retificada por diodos ou ponte

18

de diodos retificadores para que somente os ciclos positivos ou os negativos

possam ser usados, a seguir estes so filtrados para reduzir o ripple

(ondulao) e finalmente regulados pelo circuito regulador de tenso.

Outro tipo de fonte de alimentao a chamada fonte chaveada, onde se

alimenta com tenso CA uma etapa retificadora (de alta ou baixa tenso), filtra-

se atravs de capacitores e a tenso resultante "chaveada" ou comutada

(transformada em tenso CA de alta freqncia) utilizando-se transistores de

potncia. Essa energia "chaveada" passada por um transformador (para

elevar ou reduzir a tenso) e finalmente retificada e filtrada. A regulao ocorre

devido a um circuito de controle com realimentao que de acordo com a

tenso de sada altera o ciclo de conduo do sinal de chaveamento, ajustando

a tenso de sada para um valor desejado e pr definido. A vantagem que o

rendimento de potncia maior e a perda por gerao de calor bem menor do

que nas fontes lineares. Alm disso, necessita de transformadores menores e

mais leves. A desvantagem a emisso de rudos e radiao de alta

frequncia devido alta frequncia e chaveamento.

Figura 2.11 Interior fonte de Alimentao

As fontes de alimentao, geralmente chamadas de "fontes chaveadas", usam

a tecnologia do chaveamento para converter a tenso alternada (AC)

em tenso contnua (DC) de nvel mais baixo. Os nveis tpicos de tenses de

alimentao so:

3,3 volts

5 volts

12 volts

19

Os circuitos digitais utilizam tenses de 3,3 e 5 volts, enquanto a tenso de 12

volts utilizada para fazer funcionar os motores dos drivers de disco e das

ventoinhas. A especificao principal de uma fonte de alimentao os watts.

Um watt o produto da tenso em volts pela corrente em ampres. Se voc

trabalha com computadores h muitos anos, deve se lembrar que as antigas

mquinas tinham interruptores vermelhos, grandes e pesados. Estes

interruptores, na realidade, controlavam a aplicao da tenso de 120 volts na

fonte de alimentao.

2.10 Instrumentos Utilizados

Chave Phillips;

Alicate;

Furadeira;

Brocas;

Mquina de Solda;

Paqumetro;

Rgua;

Trena.

Figura 2.12 Ferramentas utilizadas

20

CAPITULO 3

DESENVOLVIMENTO

Com a inicializao do projeto, a primeira parte a ser desenvolvida foi o

recebimento da carcaa que seria uma fonte desktop onde o grupo iniciou a

construo do rob.

Utilizamos como materiais de construo inicial, dois motores DC 12v que

converte toda energia eltrica em energia mecnica assim trazendo toda

aplicabilidade de movimentao e rotao para o projeto, para a projeo dos

motores sobre a carcaa foi necessrio a utilizao de equipamentos como

furadeira e serra para que os integrantes pudessem realizar furos sobre a

lateral para que fosse interligado as rodas, alem dos furos projetados o grupo

pde encontrar algumas dificuldades para a fixao dos motores sobre a

chapa, com isso encontramos alguns problemas que devem ser solucionados,

como: a vibrao que um dos elementos mais importantes a serem contidos,

pois isso interfere diretamente na trajetria a ser realizada pelo rob, tambm

encontramos problemas com o alinhamento entre as rodas ao eixo do motor.

Para conter esses problemas o grupo executou a fixao dos motores atravs

da seguinte forma: foram projetados sobre a chapa inferior, trs furos

localizados sobre as partes extremas, utilizamos a fita hellerman que foram

passadas sobre as superfcies interligando os furos da chapa, para que fossem

contidas possveis vibraes posteriores, foram aplicados entre os motores e a

superfcie da carcaa cola quente, com isso contendo qualquer tipo de

movimentao entre a ligao. Para a fixao das rodas entre os eixos dos

motores que so responsveis por guiar o chassi do rob entre a roda dando

respectivos movimentos no projeto foram utilizados cola permanente onde

conteve qualquer deslize entre as peas assim evitando problemas futuros

ocasionando a sada da roda do eixo deixando o rob sem qualquer tipo de

movimento. Para darmos seguimento ao projeto tambm utilizamos uma

bateria de 12v que responsvel por todo funcionamento eletrnico do rob,

a movimentao eltrica que alimenta os aparelhos eltricos, e no rob ela

alimenta os motores e controlador, mantendo-os sempre em estado

operacional, para isso utilizamos a cola permanente tambm para fazer uma

21

fixao entre a carcaa. Tambm foram realizados furos sobre a superfcie

inferior localizada na parte frontal da chapa para que fosse posicionada uma

roda Omnidirecional simples, componente responsvel pelo deslize da parte

frontal do rob obtendo vantagens em seu sistema moderno de ampla

movimentao em ambos os lados. Para a passagem do fio do controle que faz

toda a ligao entre os motores e a bateria, que a parte fundamental para a

execuo dos comandos, aonde conduz o rob pra frente, pra traz e a posio

neutra, e que faz os motores serem desligados, foi realizado um furo na

superfcie da carcaa para sua passagem.

Aps a montagem do rob o grupo realizou testes de movimentao em

diferentes tipos de superfcies para obter anlises de desempenhos do rob,

assim tambm dando procedimento a realizao de relatrios onde so

realizadas pesquisas sobre o projeto.

Figura 3.1 Rob Vista interna Motores e Bateria

Figura 3.2 Vista interna Roda Omnidirecioanl, Controle e Rob, fixaes

22

3.1 Projeto Mecnico

Um acionamento eltrico um sistema capaz de converter energia eltrica em

energia mecnica (movimento), mantendo sob controle tal processo de

converso. Estes so normalmente utilizados para acionar mquinas ou

equipamentos que requerem algum tipo de movimento controlado, como por

exemplo, a velocidade de rotao de uma bomba. Um acionamento eltrico

moderno formado normalmente pela combinao dos seguintes elementos:

Motor, que converte energia eltrica em energia mecnica, Dispositivo

eletrnico, que controla a potncia eltrica entregue ao motor, Transmisso

mecnica, adapta a velocidade e inrcia entre o motor e o rob.

Na aplicao deste projeto o grupo utilizar motores DC (corrente continua) por

obterem condies mais amplas e fceis para o trabalho, como em suas

vantagens ampla faixa de variao de velocidade, alta eficincia, baixo

momento de inrcia, alta resistncia a vibraes, baixo nvel de rudo entre

outras vantagens.

O grupo foi em busca de pesquisas sobre o motor utilizado no projeto com isso

pode-se encontrar caractersticas de desempenho a rotao de 160rpm. Com

isso o grupo pode determinar a velocidade angular, o perodo e a frequncia do

motor. Sabendo que o motor possui potncia de 12v e que e que o raio de seu

eixo de 30mm.

Para que possa se iniciar os clculos devemos transformar a potncia do

motor de 12v para W ento: Potncia Eltrica.

Figura 3.3 Controle Circuito interno, Projeto Concludo

23

Ento:

P (W) = V (12V) x I (500mA) P (W) = 6W

Para que se possa identificar a Frequncia utilizaram-se seguinte formula:

N = 60 x f 160 = 60 x f

f = 160 / 60 = 2,6 Hz

Para descobrir a Velocidade Angular utilizaram-se:

f = W / 2 2,6 = W / 2

W = 2,6 x 2 W = 16,33 Rad/s

Para identificar-se o Perodo obteve-se:

T = 2 / W T = 2 / 16,33

T = 0,38 s

Para realizar os clculos de velocidade percorrida pelo rob em um

determinado espao, mediram-se o raio de sua roda em milmetros e

utilizaram-se a seguinte frmula:

= W x r = 16,33 x 0,027

= 0,44 m/s

24

Projees Mecnicas em desenho tcnico:

Figura 3.4 Projeo Inferior Carcaa do Rob, desenho tcnico

Figura 3.5 Projeo Superior Carcaa do Rob, desenho tcnico

Figura 3.6 Projeo montagem de peas Rob

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Figura 3.7 (a) Montagem de peas Rob

Figura 3.7 (b) Montagem de peas Rob

3.2 Projeto Eltrico

3.3 Inverso do sentido de rotao atravs das chaves HH

Mostramos como deve ser ligada uma chave HH para fazer a inverso do

sentido de rotao de um pequeno motor de corrente contnua.

Damos a identificao dos plos desta chave que pode ser conseguida com

facilidade em aparelhos fora de uso ou adquirida em casas especializadas.

Observe que o que esta chave faz inverter o sentido da corrente que circula

no motor. Como a corrente invertida, o capacitor depois da chave deve ser

despolarizado de 12v. Para uma filtragem melhor com um capacitor eletroltico

de 12v, sua ligao deve ser feita antes da chave.

26

Este circuito indicado para o caso em que se faz um Rob ele deve ter

movimentos em alguns sentidos. A chave pode ficar longe do sistema ligada

por fios longos.

Ligao Chave HH:

Figura 3.8 Circuito de Ligao chave HH

Esse foi o tipo de ligao que optamos por utilizar, no qual ligamos as duas

pontas negativas dos terminais da chave HH e as duas pontas positivas dos

terminais da chave HH com fios como mostra na figura. Assim quando

acionarmos um dos pontos ele vai alimentar o motor com a carga acionada

representada, sem perigo de entrar em curto. A parte centro (meio) dos

terminais da chave foi ligada nos motores atravs de fios.

3.4 Controle dos Motores

Com a chave na posio 2 o motor M1 ativado e com a chave na posio 3

o motor M2 que ativado. A chave de 1 plo x 2 posies pode ser conseguida

em aparelhos fora de uso ou ainda pode ser usada uma chave HH. No caso da

chave HH aproveitar apenas metade como indicado.

Este circuito possibilita o controle de dois motores com rotao nos dois

sentidos, ou seja, podemos fazer qualquer um dos motores rodarem no sentido

desejado no momento em que quisermos.

27

3.5 Custo do Projeto (Viabilidade econmica)

Figura 3.9 Tabela de Custo

Na seguinte tabela apresentada a cima o grupo demonstra-se o custo de cada

objeto utilizado na construo do projeto, apresentando sua viabilidade. Para o

desenvolvimento da tabela o grupo optou pelo mtodo de recolher todas as

notas fiscais utilizadas por cada integrante ao longo da construo do projeto

para que se fosse gerado a somatria de cada objeto e assim entrando em

acordo entre todos para a diviso de custos para a compra de cada objeto, na

tabela acima no listada todas as peas utilizadas como a carcaa do rob, a

garra, eixo dianteiro entre outros, pois o grupo tambm utiliza em sua

construo materiais reciclveis assim tambm exercendo a prtica

fundamental de sustentabilidade.

28

3.6 Cronograma

O cronograma apresentado a cima tem como fundamento principal a

apresentao de todas as atividades de planejamento a qual o grupo ira

desenvolver ao decorrer do projeto, com o objetivo central o foco na

organizao do grupo na diviso de tarefas, auxiliando no gerenciamento e

controle de cada trabalho realizado no projeto tambm estabelecendo seu

prazo de entrega assim mantendo em um cronograma sua data e cada

atividade exercida por cada integrante como as seguinte listadas: fixao de

rodas, fixao de motores, linchamento e pintura da chaparia, projeo do

circuito, desenho para a projeo das chaves, ligao de chaves, entre outras

listadas na imagem acima.

Com este cronograma gerado acima o grupo pode manter toda a sua

organizao para que chegue no dia 13 de Dezembro e possa concluir seu

trabalho com sucesso.

Figura 3.10 Organizao do Grupo Cronograma

29

CAPITULO 4

RESULTADOS

O grupo pode chegar conquista de seus objetivos diante desse 2 semestre,

onde o projeto envolvia a construo de um futebol de rob.

Com nossas dedicaes e organizao podemos terminar a construo do

rob com um ms de antecedncia o que faa com que o grupo possa

realizar inmero tentes at o dia da banca avaliadora e da competio que

envolvera alunos do curso.

O grupo pode notar algumas dificuldades ao decorrer da criao do projeto

como fixaes de peas entre outras como projees mecnicas e eltricas, e

tambm como fator principal apresentaes sobre o projeto ao qual estamos

desenvolvendo, dificuldades que ao menos nos importamos e com garra

podemos a contorn las, graas a todos do grupo e tambm ao apoio de

nossos orientadores acadmicos em fim concluindo o projeto com excelncia.

Figura 4.1 (a) Rob Concludo

Figura 4.1 (b) Rob Concludo

30

CAPITULO 5

CONCLUSO

5.1 Concluso

Com a apresentao do projeto para os alunos do ensino tcnico

em mecatrnica industrial a ser desenvolvido, o qual o desenvolvimento de

um rob para a pratica do futebol, pude com meu grupo desenvolver diversas

relaes de aprendizado como trabalho em equipe, diviso de tarefas,

organizao os principais fatores para exercer a concluso de um projeto

com excelncia.

Com o decorrer do semestre tivemos diversas aulas para conhecermos um

pouco sobre a mecatrnica. Comeamos a explorao terica sobre a

fundamentao do motor de corrente continua motor DC e a chave HH que no

desenvolvimento do projeto eram as duas partes mais complexas do projeto.

Aps isso comeamos a parte prtica do projeto com a divulgao das

informaes auxiliando um ao outro como uma equipe compondo assim um

timo grupo tcnico. Mas mesmo um ajudando o outro todas estas questes,

devidamente ponderadas, levantam dvidas sobre se a complexidade dos

estudos efetuados no pode associar de todos os recursos funcionais

envolvidos, isto , mesmo com todas as aulas que tivemos, no podemos

utilizar todas as matrias nesse projeto.

Com o comeo da montagem do rob, o grupo foi se familiarizando cada vez

assim colocando todas as atividades em pratica para a construo do projeto,

com o conhecimento adquirido pelas aulas tericas apresentadas em sala de

aula comeamos a exercer o processo da parte eltrica do rob assim

executando todas as suas ligaes deis dos motores a chave HH, tambm

foram colocados em pratica o desenvolvimento de nossos conhecimentos na

rea da mecnica como fazendo parte deste projeto, clculos referente a todos

o esquema de funcionamento do rob e tambm a exceo de montagem e

projees mecnicas em softwares como Auto CAD e Solid Works para a

criao e desenvolvimento do rob.

31

As experincias acumuladas com o decorrer do semestre demonstram que a

estrutura atual do grupo, um grande avano nas competncias exercidas e

que se pode vislumbrar o modo pelo qual o comprometimento da equipe

estimula a padronizao dos conhecimentos estratgicos para atingir a

excelncia do qual o projeto se refere.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

http://www.unipower.com.br/ acesso em 9 de Setembro de 2012, s 10h05min.

http://informatica.zura.com.br acesso em 8 de Setembro de 2012, s 13h00min.

www.infobox.com.br acesso em 8 de Setembro de 2012, s 13h00min.

http://www.ciser.com.br/ acesso em 8 de Setembro de 2012, s 13h23min.

http://www.jomarca.com.br acesso em 8 de Setembro de 2012, s 13h40min.

http://bravog.com acesso em 22 de Setembro de 2012, s 13h34min.

http://www.dbsbaterias.com.br acesso em 22 de Setembro de 2012, s 14h 32min.

http://www.hardware.com.br acesso em 13 de Setembro de 2012 s 23h45min.

http://www.boadica.com.br acesso em 13 de Setembro de 2012 s 23h45min.

http://www.blucolor.com.br acesso em 13 de Setembro de 2012 s 23h45min.

http://www.infomotor.com.br acesso em 13 de Setembro de 2012 s 00h27min.

32

Autor, Rosrio, M. J. Princpios da Mecatrnica. Editora Pearson Brasil; 2005.

Autor, Cruz, E. Eletricidade Aplicada em Corrente Contnua: Teoria e

Exerccios; Editora rica; 2006.

Autor, Franchi, M. C. Controladores Lgicos Programveis; Sistemas Discretos;

Editora rica; 2008.

Autor, Melconian, S. Mecnica Tcnica e Resistncia dos Materias; Editora

rica; 2008.

ANEXOS

A Robtica como Instrumento de Ensino e Aprendizagem

A Robtica como disciplina tcnica tem aparecido de forma muito freqente nos

currculos escolares. Seus defensores afirmam que a utilizao desta disciplina

na escola desenvolve nos alunos habilidades e caractersticas eficientes para a

soluo de problemas em equipe e o interesse pela Cincia. Em nvel de

graduao, segundo (Leska 2004) h indcios de que a robtica tem sido uma

ferramenta educacional eficiente para o ensino. A seguir apresentamos alguns

trabalhos de diferentes naturezas que representam o estado da arte no uso da

robtica na educao. Em um projeto de uso da tecnologia por crianas com

habilidades diferentes, descrito em (Lund e Marti 2005), utilizado o esquema

didtico de ciclos de projetos, onde so proporcionadas interaes contnuas

entre todas as atividades centrais (observao e anlise, projeto conceitual,

prototipagem, desenvolvimento e avaliao) atravs de uma srie de ciclos de

desenvolvimento contnuos. Essa metodologia pode ser associada ao uso de

blocos de montar inteligentes, ouI-Blocks (Intelligent Building Blocks) como so

mais conhecidos. A vantagem que o foco dos projetos, ao aliarem as

33

estruturas fsicas s estruturas funcionais, possibilita a investigao nos moldes

do conceito programming by building, no qual a programao de um

comportamento especfico consiste apenas na construo de estruturas fsicas

conhecidas para expressar aquele comportamento. Outro trabalho interessante

descrito em [Blank et al 2003 ]. Trata-se de um ambiente de programao

intitulado Pyro, desenvolvido para funcionar com robs tipo LEGO, sem a

preocupao com o projeto eletro-mecnico. O Pyro baseia-se nos seguintes

pressupostos: (i) o sistema precisa ser simples o suficiente para que alunos

iniciantes possam utiliz-lo; (ii) oferece um paradigma de programao

orientado a objetos; (iii) multi-plataforma; (iv) permite a explorao de

diferentes paradigmas em etodologias de controle de robs; (v) mantm-se til

conforme o aluno ganha mais experincia; (vi) extensvel; (vii) permite a

criao de visualizaes amigveis; e (viii) open source .Para verificar sua

usabilidade por estudantes novatos em Cincia da Computao, o Pyro foi

utilizado em uma disciplina de graduao por um sem estreletivo. A turma

possua alunos com diversos graus de experincia, compreendendo desde

quem nunca havia programado at alunos bem experientes, embora nenhum

dos alunos possusse experincia com a linguagem utilizada pelo Pyro

(Python). O resultado geral (conforme descrio em [Blank et al 2003]) foi

satisfatrio, pois os alunos compreenderam rapidamente como utilizar a

linguagem Python e rapidamente puderam trabalhar aspectos avanados de

Inteligncia Artificial e Robtica.Ainda outra linha de curso de robtica a

descrita em [Leska 2004], como uma disciplina bsica para cursos de

graduao em matemtica e cincias naturais. No artigo,o autor apresenta a

maneira como o kit LEGO MindStorms utilizado na disciplina.Basicamente,

uma aula tpica envolve alguma instruo sobre programao, uma breve

discusso sobre o projeto do dia e o desenvolvimento de programas para

atingir os objetivos. Em seguida, os alunos vo ao laboratrio experimentar

seus programas nos robs. Aps a aula, os alunos escrevem um relatrio

contendo lies aprendidas ou quaisquer questionamentos a respeito do

projeto.A maneira de se programar, estreitamente ligada linguagem utilizada,

varia em cada uma das iniciativas.Dos trabalhos como os descritos aqui, pode-

se perceber que h alguns elementos comuns s diferentes iniciativas de uso

de robtica no apoio aprendizagem de computao: o desenvolvimento

baseado em projetos, o trabalho em equipes e a integrao aprendizagem de

34

programao so exemplos claros. Por outro lado, um aspecto com

caracterstica transversal vrias dessas iniciativas a utilizao de kits de

robtica, contendo um conjunto bsico de componentes de montagem,

software e controle. Um dos mais populares dentre tais kits descrito na seo

seguinte.

Imagens de projees mecnicas do rob desenvolvidas em Software

Figura 5.1 Rob

Figura 5.2 Dimenses do Rob

35

Figura 5.3 Peas do Rob

Figura 5.4 Carcaa superior do Rob

Figura 5.5 Carcaa Inferior do Rob

36

Figura 5.6 Motor do Rob

Figura 5.7 Roda do Rob

Figura 5.8 Acoplamento do Rob

37

Apresentao 1 Banca Examinadora Slides

Figura 5.9 Montagem do Rob

Figura 5.10 Montagem do Rob

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Figura 5.11 Slides Figura 5.12 Slides

Figura 5.13 Slides Figura 5.14 Slides

Figura 5.15 Slides Figura 5.16 Slides

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Figura 5.17 Slides Figura 5.18 Slides

Figura 5.19 Slides Figura 5.20 Slides

Figura 5.21 Slides Figura 5.22 Slides

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Figura 5.23 Slides Figura 5.24 Slides

Figura 5.25 Slides Figura 5.26 Slides

Figura 5.27 Slides Figura 5.28 Slides

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Figura 5.29 Slides Figura 5.30 Slides

Figura 5.31 Slides Figura 5.32 Slides

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ORIENTAES DO PROFESSOR

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