Trabalho Prático 0

Desenvolver um dispositivo mecânico capaz de percorrer uma trajetória em L de 15 cm de lado em menos de 2 minutos. Ele deve usar de um método alternativo de locomoção.

Estabeleceu-se, desde o princípio, que o robô utilizaria apenas um motor CC para realizar a tarefa. Com essa restrição, fazê-lo percorrer uma trajetória em L exigiria algum mecanismo que realizasse a mudança de direção. Essa mudança de direção se daria por uma programação mecânica. Além disso, o grupo considerou que não devia haver intervenção após iniciado o movimento, criando um robô completamente autônomo.

A idéia principal que implementa a troca de sentido de movimentação envolve uma cremalheira acoplada a uma esteira corre livremente. Essa cremalheira é impulsionada por uma engranagem movida pelo motor (falaremos da redução em breve). Uma outra engrenagem, rotacionada pela cremalheira, é responsável pelo movimento do robô para a frente. Quando a cremalheira é completamente percorrida, uma estrutura que se movimenta junto a esteira (uma rosca sem fim) se acopla com a engrenagem movida pelo motor. Nesse momento, essa estrutura adquire torque, que pode ser utilizado para realizar o movimento lateral. Vale reforçar que o desacoplamento do mecanismo ligado ao movimento em uma direção ocorre exatamente ao mesmo tempo que ocorre o acoplamento do mecanismo relacionado ao movimento na outra direção.

As fotos abaixo mostram os estágios iniciais da montagem. A esteira pode ser vista retraída na imagem superior. Na imagem seguinte, mostra-se com detalhes o mecanismo de acoplamento do movimento frontal. O eixo que aparece horizontalmente provocará o movimento lateral assim que ele se acoplar com a rosca mostrada no centro da imagem.

Os próximos passos foram montar as patas do robô. A tentativa inicial é mostrada abaixo. Observou-se que a pata estava muito longa, gerando instabilidade e impossibilitando o movimento pois as patas sempre estavam em contato com o chão. Um novo modelo com patas diferentes será mostrado em imagens seguintes, porém não sendo ainda aquelas adotadas no modelo final.

As imagens acima já incluem a instalação do motor. Inicialmente isso foi feito ao lado da estrutura principal do robô. Isso desloca muito o centro de gravidade do robô, tornando-o mais instável. Por essa razão moveu-se o motor para o centro do robô nos modelos posteriores. Além disso, as imagens acima não mostram o mecanismo de redução de rotação, ainda não implementado nesse ponto do projeto. A foto abaixo mostra o primeiro mecanismo de redução desenvolvido.

Nota-se o uso de engrenagens e esteiras para se realizar a redução. Em altas rotações, descobriu-se que o uso de esteiras e indesejável, devido a sua fragilidade. Em modelos posteriores abandonou-se esse recurso para aumentar a confiabilidade do projeto.

Feitas as observações acima, mostramos o modelo final nas imagens abaixo.

Observa-se a nova localização do motor, mais centralizado por questões de balanceamento.

No novo modelo o mecanismo de redução utiliza apenas as maiores e menores engrenagens disponíveis, fornecendo uma redução com fator de 625, o que gerou um ótimo torque para o robô. Esse torque, entretanto, exige uma estrutura muito sólida e robusta mecanicamente falando, o que gerou muitos problemas durante o desenvolvimento. Até mesmo bons encaixes e travamentos eram insuficientes para conter o enorme torque gerado.

Observa-se também as estruturas de locomoção. Como a idéia do projeto envolvia a transferência do torque em uma direção para a outra, sem nenhuma intervenção humana, após uma certa distância percorrida, era preciso que essa distância fosse precisamente calibrada. Aumentar o tamanho da esteira contendo a cremalheira era uma opção, porém isso aumentava o tamanho do robô, logo havia um limite para esse crescimento. As novas patas foram melhoradas no sentido que, ao aumentar o raio do percuso circular realizado pela pata, podemos controlar o tamanho dos passos, portanto, a distância percorrida utilizando-se um tamanho fixo de esteira.

Uma última observação é referente ao enorme eixo que atravessa o robô. Esse eixo seria responsável pelo movimento lateral, sendo acoplado a patas nas duas extremidades do robô. Essa etapa, entretanto, não foi concluída, o que impossibilita que o robô conclua todo o percurso.

Abaixo são mostradas fotos do modelo final de várias perspectivas.

A montagem do “Protótipo Zero: Dummies Version” não funcionou em todos os aspectos necessários, mas implementamos idéias bastante interessantes com relação ao cumprimento da proposta de andar em duas direções distintas de maneira autônoma.

:cursos:introrobotica:2008-2:grupo4:Robotica_-_Relatorio_TP0_Felipe_Lucas_Luam.pdf