Robo-seleto - grupo alpha, Notas de estudo de Tecnologia Industrial

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ROBÔ SELETO

MICROCONTROLADORES

LAGARTO, DEZEMBRO DE 2010

GRADUAÇÃO DE TECNOLOGIA EM

AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

ROBÔ SELETO

DOCENTE: WALDINEY GIACOMELLI

DISCENTES: ELISSANDRA SOARES

GLADSON GUIMARÃES

JOSÉ ROBERTO

MARCIO AURELIO

LUIZ CARLOS

Projeto apresentado à disciplina Microcontroladores, como requisito avaliativo da 1ª e 2ª nota unidade de 2010.2, do Curso superior de Tecnologia em Automação Industrial, 5º período, sob a orientação do Professor Waldiney Giacomelli (GINO).

GRADUAÇÃO DE TECNOLOGIA EM

AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

RESUMO

Nos últimos dez anos tem havido uma explosão na quantidade de pesquisas em robótica e, em particular sobre microcontroladores. Este último consiste em um circuito integrado capaz de receber e enviar informações no âmbito digital e analógico. O projeto consiste, basicamente, no desenvolvimento de um protótipo robô que desvia de obstáculos, controlado por um microcontrolador PIC16F84A, para fins didáticos e de pesquisa, diversos testes foram executados ao longo do desenvolvimento do trabalho e a maioria deles são apresentados detalhadamente, possibilitando a sua inteira e precisa reprodução.

Palavras chave: Robótica, Robô que desvia de obstaculo, microcontroladores

ABSTRACT

Over the past ten years there has been an explosion of research in robotics and in particular on microcontrollers the latter consists of an integrated circuit capable of receiving and sending information in digital and analog. The project basically consists in developing a prototype robot that bypassing obstacles, controlled by a PIC16F84A microcontroller, for teaching purposes and research, several tests were performed during the development of work and most of them are presented in detail, allowing its full and accurate reproduction

Keywords: Robotics, Robot bypassing obstacles, Microcontroller.

• FIGURA 2.1 - ROBÔ QUE DESVIA DE OBSTÁCULO.
• FIGURA 2.2 – DIAGRAMA EM BLOCOS DO SISTEMA DE INTERFACE COM O USUÁRIO
• FIGURA 2.3 – CICLO DE FUNCIONAMENTO DO ROBÔ SELETO
• FIGURA 2.4 - FERRAMENTAS PARA A CONSTRUÇÃO DA BASE DO ROBÔ.
• FIGURA 3.1 - PLANO FRONTAL DO ROBÔ QUE DESVIA DE OBSTÁCULO
• FIGURA 3.2 - PLANO LATERAL DO ROBÔ SELETO
• FIGURA 3.3 - CHASSI DO ROBÔ SELETO
• FIGURA 3.4 - A BASE DO ROBÔ SELETO FOI CONSTRUÍDA DE MADEIRA
• FIGURA 3.5 RETIRANDO AS REBARBAS E IMPERFEIÇÕES DA MADEIRA
• FIGURA 3.6 UTILIZANDO A FRESADORA PARA A CONSTRUÇÃO DO ACOPLADOR
• FIGURA 3.7 FABRICAÇÃO DO ACOPLADOR DE NYLON
• FIGURA 3.8 COLOCAÇÃO DA PARTE MECÂNICA E DO CHASSI DO ROBÔ SELETO.....
• FIGURA 3.9 CONSTRUINDO AS RODAS DE TRAÇÃO DO ROBÔ SELETO
• FIGURA 3.10 FABRICAÇÃO DA RODA
• FIGURA 3.11 COLOCAÇÃO DAS RODAS E FINALIZAÇÃO DA PARTE MECÂNICA
• FIGURA 3.12 LAYOUT DA PLACA DO CIRCUITO ELÉTRICO
• FIGURA 3.13 ELÉTRICO DO ROBÔ SELETO.........................................................................
• FIGURA 3.14 CIRCUITO ELÉTRICO E SEUS COMPONENTES
• FIGURA 3.15 INTERRUPTOR DO CIRCUITO ELÉTRICO DO ROBÔ SELETO
• FIGURA 3.16 SERVOS MOTORES
• FIGURA 3.17 SONAR USADO NO PROJETO
• FIGURA 3.18 SONAR - DETERMINAÇÃO DA DISTANCIA, DEFINIDA PELO SOM
• FIGURA 4.1 FLUXOGRAMA DO ROBÔ SELETO (INICIO)
• FIGURA 4.2 SOFTWARE DE DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
• FIGURA 4.3 CONFIGURAÇÃO INICIAL DO PROJETO
• FIGURA 4.4 CONTROLE PWM
• FIGURA 4.5 PROGRAMA PARA O CONTROLE DOS SERVOS
• FIGURA 4.6 PROGRAMA QUE TEM A FUNÇÃO DE REALIZAR A LEITURA DO SONAR
• TABELA 2.1 LISTA OS COMPONENTES DO PROJETO Lista de Tabelas
• TABELA 3.1 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO MICROCONTROLADOR
• 1. INTRODUÇÃO Sumário
• 2. OBJETIVOS
• 2.1 FUNCIONAMENTO
• 2.2. DIAGRAMA GERAL
• 2.3. DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO DO SISTEMA
• 3.MATERIAIS E METODOS.
• 3.1 MONTAGEM
• 3.1.1 MONTAGEM
• 3.1.2 MONTAGEM DA PARTE MECÂNICA
• 3.2.. MONTAGEM DA PARTE ELETRICA
• 3.2.1. CIRCUITO DO PROJETO
• 3.2.2. INTERRUPTOR
• 3.2.3. SERVO MOTOR
• 3.2.4. FUNCIONAMENTO DO SONAR
• 3.2.5. FUNCIONAMENTO DO MICROCONTROLADOR
• 4. PROGRAMAÇÃO
• 4.1. FLUXOGRAMA DO PROJETO
• 4.2. PARÂMETROS DA PROGRAMAÇÃO
• 4.3. CONTROLE DOS SERVOS MOTORES
• 4.4. LEITURA DO SONAR
• 5. RESULTADOS
• 6. CONCLUSÃO
• 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• 8. ANEXO

1 - Introdução

O potencial de crescimento de atividades relacionadas à robótica num futuro próximo é muito grande. A automatização dos processos industriais é cada vez mais intensa, e ao longo dos próximos anos, os robôs não serão apenas máquinas automáticas, eles estarão presentes no nosso cotidiano. Robôs já estão sendo utilizados nas áreas de logística, resgate, até mesmo em serviços domésticos. Por todo lado eles já estão presentes, desde um caixa eletrônico, até uma máquina de retira senha no banco.

2 - Objetivos

O objetivo geral será construir um “Robô”, que é capaz de desviar de obstáculos, o mesmo está conectado ao um carro que foi desenhado em ambiente CAD e pode ser controlado através de um Microcontrolador (PIC16F84A). Através da construção do robô que desvia de obstáculos, podemos aplicar nossos conhecimentos de Eletrônica, Mecânica e Programação adquiridos ao longo do curso e, consequentemente, aprimorar as técnicas necessárias para a construção de robôs. Serão detalhadamente descritos o funcionamento e a construção do robô, de modo que, além de possibilitar a sua elaboração, também seja fornecida uma base para a construção de robôs que utilizem um princípio de funcionamento semelhante. Portanto, veremos todos os tipos de aplicações práticas incluindo sensores, circuitos específicos, o uso do computador, microcontrolador e os softwares que podem ser empregados na programação do mesmo.

2.1. Funcionamento

O sistema projetado pode ser dividido em duas partes. A Figura 1.2 ilustra o diagrama em blocos da primeira parte.

Figura 2.2 – Diagrama em blocos do sistema de interface com o usuário

2.3. Descrição do Funcionamento do Sistema

Para dar uma visão geral do funcionamento do sistema, a Figura 1.3 tenta ilustrar o conceito adotado pelo grupo ALPHA para a construção do robô seleto.

Figura 2.3 – Ciclo de funcionamento do Robô Seleto

3. Materiais e Métodos

Seguindo corretamente as instruções a seguir, podemos ter em mãos o Robô seleto. Mas nada o impede de realizar modificações e implementar o projeto com outras características, ou seja, construir o robô ao seu gosto.

A seguir é dada uma breve descrição dos componentes utilizados no projeto, assim como uma breve explicação a respeito da escolha dos principais componentes.

Além dos materiais descritos acima foram também utilizados nesta montagem madeira tipo MDF, perfis de alumínio (barras e cantoneiras), polímeros (PVC), engrenagens de acrílico, um servo motor, sendo duas caixas, parafusos de diversos tamanhos, porcas, arruelas, cola branca, cola de secagem instantânea. Além disso, serão necessárias ferramentas para a montagem tais como paquímetro, serra de meia- esquadria. Tais ferramentas estavam à disposição na bancada de trabalho.

Figura 2.4 - ferramentas para a construção da base do robô.

Optamos pelos materiais utilizados pela acessibilidade, baixo custo, resistência mecânica adequada, e também por serem fáceis de trabalhar, tentando sempre adequá- los às dificuldades no desenvolvimento do projeto, ou até substituindo-os por outros se necessário, lembrando-se sempre de que os materiais listados aqui, de forma alguma são padrão para as montagens, e que podem ser substituídos tranquilamente por outros semelhantes ou que desempenhem a mesma função. Deve-se apenas ter em mente que nem todos os materiais têm desempenho semelhante sob uma determinada situação. Por exemplo, a madeira MDF é uma boa escolha, pois é fácil de trabalhar e não trinca tão facilmente como uma chapa de compensado, por exemplo, quando é perfurada.

3.1 Montagem

3.1.1 Montagem da Parte Mecânica

O primeiro passo para a montagem de um projeto deve ser a elaboração de um esboço deste no CAD (ou em qualquer outra plataforma de desenho), mesmo que se tenha todo projeto em mente. Isto facilitará muito a montagem de qualquer projeto, pois além de uma melhor visualização deste, não corremos o risco de esquecermos ou pularmos algum passo.

Figura 3.1 – Plano frontal do robô que desvia de obstáculo.

Começaremos pela montagem da parte estrutural do robô, que será feito com uma base de madeirite junto com o alumínio.

Figura 3.3: chassi do robô seleto.

A base do robô seleto consiste em uma chapa de alumínio (chassi), que foi doada pelo docente Ademir, as chapas foram unidas com os rebites e com ajuda de um alicate especial para corte de metais (tesoura de metal), foi feita as medições com um paquímetro para perfeita colocação motores.

Figura 3.4 - A base do Robô seleto foi construída de madeira.

O suporte de alumínio (chassi) é acoplado em uma planificação de madeira

MDF, essa base tem o propósito de servir como base para os componentes eletrônicos do robô seleto. A mesma foi fabricada de madeira em dimensões 21cm x 20cm. Uma dica é sempre após cortar a madeira ou alumínio, os mesmos devem ter suas beiradas lixadas, para retirar rebarbas e imperfeições. Como poder ser observado nas figuras abaixo. .

Figura 3.5: retirando as rebarbas e imperfeições da madeira.

Figura 3.6: utilizando a fresadora para a construção do acoplador.

A utilização da fresadora no projeto robô seleto consiste em usinar um

Figura 3.8: colocação da parte mecânica e do Chassi do Robô seleto.

A figura acima mostra o acoplamento da parte mecânica do robô seleto. Este acoplamento é feito de modo a fixar todas as peças do robô. A primeira parte a ser colocada são o servos motores, eles são parafusados na madeira MDF com um parafuso de bitola de 1 mm, depois é acoplado o chassi do robô seleto na planificação de madeira por meio de uma cola instantânea, e por último é colocado a roda central do robô que poderá realizar um giro contínuo.

Figura 3.9: construindo as rodas de tração do Robô seleto.

A roda tem por objetivo realizar a movimentação terrestre do robô seleto na área destinada de atuação, consiste de um raio de 20 mm², a mesma foi feita com madeira MDF.

Figura 3.10: fabricação da roda.

É interessante notar que a superfície por onde a roda se desloca deve ser preparada a priori para aumentar a eficiência da roda. A roda não é muito útil para o transporte sem a presença de uma superfície com atrito.

Não esqueça, a roda é também o princípio básico de todos os dispositivos mecânicos.