Introdução - CURSO DE ROBÓTICA

19/09/2013 00:44

SUGESTOES DE PROJETO

DICAS DE PROJETOS

 - Saber exatamente o que quer projetar (tem que visualizar o projeto pronto antes de começar).

- Preparar com muito cuidado simulações das situações reais a serem trabalhadas.

- Medir formas de onda em várias etapas dos circuitos.

- Nunca trabalhar com apenas um integrado de cada tipo.Eles vem com defeito.

- Testar cada circuito separadamente e garantir as característica desejadas.

- Fazer modificações nos circuitos para obter a resposta desejada.

- Todos estes processos devem ser bem monitorados e por bons instrumentos como osciloscópios, multímetros, etc...

 

GRUPO DE ESTUDOS DE ROBÓTICA AUTÔNOMA

                                G.E.R.A .

O Grupo GERA pretende estudar os princípios que permitem o desenvolvimento de máquinas que apresentem um comportamento autônomo.

 METAS

 Um robô autônomo deve ser capaz de navegar (circular) por um ambiente evitando obstáculos.

Deve ser capaz de seguir uma trajetória  em rampa inclinada.

Deve ser capaz de realizar alguma tarefa útil

Deve ser capaz de locomover de forma não  previsível .

Deve ser capaz de localizar algum tipo de alvo

Deve ser capaz de se autoalimentar.(carregar as baterias sozinho).

Deve ser capaz de transportar alguma carga útil.

Deve possuir sensores adequados a tarefa a ser executada.

Deve ser de fácil programação.

 

ROBÓTICA PARA INICIANTES

Túlio Cunha

 

Como iniciar um projeto de robótica?

Em primeiro lugar é importante definir o tipo de robô que será desenvolvido. O tipo veículo de quatro rodas é o mais indicado devido à facilidade quanto ao equilíbrio do robô.

Definir o propósito do projeto. O que o robô deverá fazer. Que tipo de resistência mecânica deverá ter. Que peso terá e que peso poderá agüentar.

O robô poderá ser totalmente analógico ou ser controlado por sistemas digitais micro-processados.

Que tipo e quantidade de sensores deverá ter este robô. Sensores infravermelho e ultra-som são recomendados. Maior quantidade de sensores torna o projeto mais inteligente mas aumenta o grau de dificuldade para gerenciar estes sensores.

Este site está sendo desenvolvido especialmente para os interessados em assuntos de controle e robótica. Os iniciantes em robótica tem algumas dificudades em algum dos tres pontos principais que envolve os projetos de robótica ... MECÄNICA, ELETRONICA e PROGRAMAÇAO.

A mecänica foi desenvolvida com materiais de fácil acesso e de baixo custo. A eletronica foi desenvolvida especialmente para atuar como interface entre o circuito e a HP48GX/HP50G. E a programação foi desenvolvida na própria HP usando a linguagem user RPL. Programar com estes recursos fica extremamente fácil até para quem não é da área técnica. Experimente!

 

POR QUE UTILIZAR A CALCULADORA HP

A vantagem de utilizar a HP está na extrema simplicidade oferecida no controle da automação. Devemos lembrar que estas calculadoras na verdade são mais do que isto. Elas são processadores de grande capacidade e recursos de comandos que já estão in board. A linguagem USER RPL é muito semelhante a linguagem C.

Este sistema não necessita de utilizar o computador para programação de EPROMS. Tudo é feito na própria calculadora, com muito ganho de tempo durante a programação.

 

Um projeto de robótica envolve três áreas:

 

Mecânica

Eletrônica

Programa de controle

 

A MECÂNICA compreende a parte da estrutura do veículo, tipo rodas e como serão acopladas ao motor escolhido. Tensão de alimentação dos motores e consumo de corrente dos mesmos. Torque esperado do sistema. Tipo de terreno onde o robô navegará.

A ELETRÔNICA envolve os circuitos de controle dos motores, relés para acionamento e inversão de velocidade dos motores. Circuitos eletrônicos dos sensores e sua atuação. Os circuitos de controle dos canais de saída para acionar os dispositivos desejados. Os circuitos de leitura de dados de entrada que são as informações dos sensores. Tipo de processador que será utilizado. Interface de controle. Esta interface foi desenvolvida específicamente para as calculadoras científicas programáveis da HP. A escolha da bateria é importantíssima pois define o tempo de funcionamento e o peso a ser suportado pelo chassi.

O controle por computador é mais complexo exigindo grande conhecimento de programação além de circuitos wireless(sem fio).

O controle feito por um processador portátil facilita o projeto. Assim foi escolhida uma calculadora programável com possibilidade de entrada e saída de dados RS 232.

HP 48GX e HP 50G foram escolhidas.

A PROGRAMAÇAO de controle fica mais ágil nestas calculadoras tornando a fase de programação mais fácil também.

Os programas de controle utilizam os recursos oferecidos pelos sensores e atuadores para acionamento dos dispositivos do robô.

Uma programação eficiente e inteligente garante a capacidade operacional do robô.

Estas três áreas do desenvolvimento do projeto devem ser pensadas simultaneamente. Uma escolha influencia em alguma característica de performance ou estrutural do robô.

Nos links dos sites indicados no início da pagina inicial  os projetos apresentados fornecem informações sobre diferentes tipos estrutura, controle, sensores, baterias e funcionamento das interfaces desenvolvidas para os processadores das calculadoras HP 48G/GX e HP 50G.

Os projetos devem ser lidos de baixo para cima. Comece com o Victor Alpha I. Ele é um robô analógico e mostra circuitos simples de relés e sensores infravermelhos.

 

PROJETANDO UM ROBÔ:

 

Este projeto começará com a escolha dos MOTORES. O escolhido por ser fácil de encontrar e fácil de acoplar às rodas é o motor de acionamento de vidro elétrico de veículos automotivos, o motor MABUCHI com adaptador universal.

Este motor também é robusto, tem redução mecânica  própria e possue alto torque quando alimentado com 12 volts. Consome aprox. 1A em vazio e aprox. 2A quando submetido a uma carga normal. Ele já vem com buracos próprios par fixação. Além disso é leve em relação a sua tração  e tem formato estreito facilitando a sua instalaçao.

Escolhido o motor devemos escolher uma bateria que dê uma autonomia satisfatória ao robô. Baterias seladas utilizadas em circuitos de alarmes caseiros (7 AH) 12volts, são muito boas pois mantem carga quando paradas por um tempo. Para robôs maiores podemos utilizar várias dessas baterias em paralelo.

Estas escolhas definem as características dos relés e transistores de comutação dos motores. Os relés de 12 volts e 15A de corrente de comutação são indicados. Os transistores adequados são TIP142(Darllington) para evitar o uso de grandes dissipadores de calor.

Agora devem ser escolhidas as rodas de traçao, as rodas de apoio e o sistema de transmissão que conecta os motores e as rodas de traçao.

Rodas de traçao com grande diametro e conectadas diretamente ao motor faz o sistema perder força(torque). Este sistema exige mecanismo de redução para manter o torque necessário. Também pode ser usada uma alimentaçao PWM para os motores de traçao. O sistema PWM permite que o motor possa ter sua velocidade controlada e ao mesmo tempo mantem força.

Como rodas de apoio(equilíbro) podem ser usadas rodízios tipo carrinho se supermercado. Esta rodas são muito barulhentas. Por isso foram desenvolvidas rodas mais macias, leves e silenciosas.

 

 ESCOLHA DA RODA, DO MOTOR E DO CHASSI

 O acoplamento do motor com as rodas (transmissão) deve ser considerado um ponto crítico da mecânica do veículo.

MOTORES de 12 volts facilitam pelo uso de baterias adequadas ao consumo do mesmo. O diâmetro do eixo do motor deve ser menor do que o diâmetro das rodas para que o veículo tenha torque(força). Esta relaçao entre o diametro dos eixos dos motores e o diametro das rodas pode ser alterada com a utilizaçao de engrenagens redutoras de velocidade para o aproveitamento do torque máximo dos motores.

Circuitos eletronicos PWM tambem podem ser utilizados para controlar a velocidade e o torque dos motores. Estes sao mais fáceis de serem implementados do que engrenagens que tambem sao mais pesadas.

 

TUDO COMEÇA AQUI

Monitorando os sinais nos pinos TX e RX da HP48G foi observado no oscilocópio o seguinte sinal mostrado abaixo

 

INTERFACE UM POUCO MAIS ELABORADA MAS COM MUITOS COMPONENTES

 

 

Antes de utilizar esta proprieda da calculadora foi tentado o método abaixo. Ele ficou muito complexo para ser implementado. Demorou muito sua montagem, mas funcionou muito bem. Portanto será descrito aqui abaixo.

 

Uma primeira idéia no desenvolvimento de interface para a HP48GX foi utilizar um contador binário que contasse até 100. Foram utilizados dois circuitos integrado CD4017. Esses contadores contariam o número de pulsos gerados durante a impressao de numeros. Um par ordenado de posiçoes do contador alimentaria uma porta AND sob o comando de um pulso de STROB. Veja mais detalhes a seguir.

 

Projetos utilizando a HP48G.pdf (48320)

 

Conceitos básicos de ROBÓTICA

 

 

 

 

 

CONTINUA.................................