Trabalho Prático 1

O primeiro trabalho prático consiste em montar um pequeno robô que percorrese 15 centímetro em no máximo 1 minuto. Esse robô deve ter sua estrutura mecânica construída a partir do kit LEGO e pode utilizar no máximo dois motores de corrente contínua para se locomover. Nele toda a inteligência é acionamento dos motores é implementado utilizando a HandyBoard.

Este trabalho tem como objetivo criar uma familiarização com o kit LEGO e com a programação da HandyBoard.

Será oferecido um bônus aos grupos que conseguissem fazer o robô se locomover em uma trajetória em forma de L (15 centímetros de cada lado).

Todos devem se lembrar ainda da extinta Rede Manchete do cavaleiro do signo de Touro, Aldebaran. Aldebaran junto com os demais cavaleiros de ouro jurou proteger a deusa Athena das forças do mal. Aldebaran é reconhecido como o mais forte fisicamente e é dotado de uma resistência fora do comum, embora demonstrasse pouco o seu poder dentre os demais cavaleiros. Mas o que isso tem a ver com o nosso ilustre robô?

Na verdade as semelhanças são bem sutis, mas vejamos algumas:

• Na versão final do robô achamos que este era parecido com um escorpião. Mas onde já se viu um escorpião sem cauda? Depois de longas discussões por telefone vimos que nossa criação lembrava um touro. Então como grandes fãs dos Cavaleiros do Zodíaco, o batizamos como Aldebaran. ( Na verdade foi escolhido Aldebaran porque ele é mais legal que Milo, o Cavaleiro de Escorpião. )

• Assim como o cavaleiro, nosso robô apresenta alta resistência, ou melhor, é bem robusto. Com excessão do seus chifres que se soltam quando jogamos o robô no chão. Mas quem não se lembra da batalha em que Seiya, o cavaleiro de Pégasus, quebra um dos chifres da armadura usada por Aldebaran na Batalha das 12 Casas?

• Assim como o cavaleiro, nosso robô demonstra apenas parte de toda sua força, haja vista que usamos apenas 50% da potência de um único motor. Isso mesmo! O robô consegue se locomover, carregando a HandyBoard utlizando apenas metade de sua força. Os demais 50% e o outro motor serão utlizados nas batalhas mais difíceis, a saber, nos demais trabalhos práticos.

Inicialmente partimos da idéia que o nosso robô não poderia utilizar rodas. Então fizemos um sistema de locomoção em duas chapas enconstam no chão impulsionando o robô para frente, conforme pode ser visto na figura abaixo.

Neste robô, utilizamos dois motores, em que cada um iria movimentar um dos lados do motor. Dessa maneira seria possível fazer com que o robô fizesse curvas de 90º. No entanto, não conseguimos fazer com que nem ao menos este andasse em linha reta, haja vista que um dos motores entregava pouco conjugado ao robô. Tentamos aumentar o torque na perna com o motor mais fraco utilizando redução de velocidade por meio de engrenagens, mas não conseguimos gerar conjugado suficiente para movimentar o robô, este somente girava, uma vez que só uma das pernas conseguia impussioná-lo.

Devido a esse problema com o motor e visto que não teríamos tempo para trocá-lo e testá-lo a tempo, resolvemos fazer um robô que somente andasse em linha reta utilizando um motor, cumprindo o objetivo mínimo do trabalho prático.

Decidido que o robô iria andar somente em linha reta resolvemos compactá-lo ao máximo, assim reconstruímos o robô conforme é mostrado na figura abaixo.

Este robô a princípio tinha funcionado bem, o cuidado que tivemos que tomar era fazer com que as pernas se movimentassem de maneira sincronizada de forma que ambas tocassem o chão ao mesmo tempo. Quando não fazíamos isso, o robô balançava muito e não conseguia andar em linha reta.

Neste robô, um único motor aciona as engrenagens tanto da direita como da esquerda, tivemos como inspiração o sistema de transmissão de um carro, conforme é mostrado abaixo. Com esse sistema conseguimos fazer o robô se mover em linha reta, no entanto, ele é muito pouco robusto. O robô andava pouco mais de 15 centímetros antes que a peça presa ao motor se soltasse.

Novamente, resolvemos reconstruir o robô mantendo a idéia de que o robô deveria ser compacto e se mover em linha reta. Dessa vez procuramos fixar uma peça diferente no motor, a saber, uma engrenagem de 8 dentes. Com esta peça conseguimos um sistema de acionamento mais robusto que o anterior e chegamos ao robô definitivo.

Eis o ilustre Aldebaran:

Conseguimos montar um robô bastante compacto, robusto e que consegue se movimentar com boa velocidade.

Destacamos neste robô, os travamentos realizados para que este não se desmonte enquanto estiver se movimentando e o sistema de acionamento das pernas. Neste sistema o motor aciona as engrenagens apenas de uma das pernas, sendo que a transmissão de momento angular para as engrenagens do lado oposto é transmitido por meio de uma haste ligando as engrenagens opostas. O sistema de engrenagens do lado acionado pelo motor é mostrado a seguir:

A engrenagem 1 (8 dentes) é ligada a engrenagem 2 (40 dentes) para promover uma redução de velocidade e aumento de aproximadamente 5 vezes o conjugado oferecido pelo motor. As engrenagens 2 e 3 estão ligadas na mesma haste, havendo novamente uma redução de velocidade de 5 vezes. Foi necessário fazer essa conexão, porque o robô estava fazendo movimentos muito bruscos. As chapas estão conectadas às engrenagens 4 e 6, sendo que a engranagem 5 foi utilizada apenas para garantir que as 4 e 6, girem para o mesmo sentido.

O funcionamento do robô será visualizado no dia da apresentação do trabalho.

trabalho_tp1.pdf

maind2.pdf