Trabalho Prático 1: G.R.I.P.P.

O objetivo do trabalho prático é a implementação de um robô autônomo que se locomova sem a utilização de rodas ou esteiras, utilizando o kit LEGO com o auxílio da Handy Board.

O robô deve caminhar em linha reta, percorrendo 15cm em no máximo 1 minuto, virar 90° e andar novamente por 15cm. O foco do trabalho está no aprendizado da construção com LEGO assim como uma introdução à programação em Interactive C, a linguagem que é utilizada para programar a Handy Board.

Vários protótipos foram criados e testados antes da conclusão do modelo final. Através deles o grupo se conscientizou das reais dificuldades da construção de um robô que se locomove sem o auxílio de rodas, assim como as limitações impostas pelo kit LEGO.

• Torque insuficiente:

A primeira grande dificuldade apareceu logo em nossa primeira idéia: fazer o robô andar com duas “muletas” que levantariam todo o robô e o jogaria para frente. Criamos uma estrutura mecânica que, teoricamente, funcionaria perfeitamente. Contudo, a caixa de engrenagens foi desenvolvida de maneira errônea: não forneciam torque suficiente. Isso levou o protótipo a não possuir a força necessária para levantar o seu próprio peso, uma vez que o braço da muleta era extenso.

• Falta de equilíbrio:

A segunda dificuldade relacionou-se com a forma de locomoção do robô. A idéia inicial foi descartada pelo grande torque necessário para a sua efetivação. A segunda idéia foi a utilização de quatro pernas, mas a grande dificuldade de sincronização dos passos e a falta de equilíbrio da estrutura tornava o robô completamente instável. Em diferentes protótipos tentamos aprimorar tal idéia, porém nenhum se locomovia de forma robusta e eficiente.

• Eixo de rotação:

Desde o primeiro protótipo existia a idéia de rotacionar o robô em um eixo fixo, que deveria se apoiar no chão no momento da rotação. Porém, tal funcionalidade custou horas de trabalho entre várias tentativas falhas. Mas, graças a toda a destreza do futuro engenheiro mecânico Artur Gripp, uma estrutura muito interessante foi desenvolvida que resolveu o problema de uma forma eficiente e elegante. O robô foi batizado devido a essa proeza.

A implementação final do robô consistiu em um bloco sólido, sobre uma base giratória, que contém as caixas de engrenagens responsáveis pela redução dos motores de translação e rotação. Acima desse bloco existe um espaço para a acomodação da Handy Board.

(Deixe o mouse sobre as imagens para ver uma explicação sobre a foto)

Para o movimento de translação do robô foi utilizado duas plataformas que giram cada uma conectada a duas engrenagens sincronizadas, o que proporcionou uma maior estabilidade no movimento. Para diminuir o torque necessário no primeiro protótipo reduziu-se também o tamanho do braço da plataforma.

O movimento de rotação é ativado sobre uma base giratória que encontra-se no solo. O pneu em contato com o solo, assim como o peso do corpo principal, fornecem o atrito necessário para a base ficar estática durante a rotação.

A calibração do robô foi feita a partir de vários testes. Uma interface foi desenvolvida na Handy Board onde é possível alterar as potências de cada motor, as respectivas direções de rotação e o tempo de espera necessário para a ativação dos mesmos. Um motor foi utilizado para o deslocamento, enquando o segundo é responsável por controlar a rotação do robô em torno da sua base.

Os resultados obtidos da calibração foram os seguintes:

• Motor de Translação:
  • Potência: 100%.
  • Tempo ligado: ~ 22 segundos.
• Motor de Rotação:
  • Potência: 50%.
  • Tempo ligado: ~ 10 segundos.

Com esses valores conseguimos resultados com erros completamente aceitáveis na trajetória do robô.

Aprendemos na prática que a roda foi a maior invenção do ser humano.

http://www.youtube.com/watch?v=9II2-EP_FXY

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