Robô ghost hunter prototype

No dia 10/05 foi apresentado um prototipo do nosso robô. Ele foi montado da seguinte maneira:

 Os servos são as caixinhas azuis na imagem acima, e os pontos cinza são as pernas dos servos (pernas unidirecionais, neste caso posicionadas em 90º). Se verificarmos a posição dos servos, observamos que as paletas (pernas) estão em linha reta em direção a paleta oposta.
Esta montagem possibilita que o robô salte de maneira instavel pra qualquer direção, apartir do campo detectado. Para ficar mais claro é só olhar o modelo de movimento do robô.

Como trata-se de uma montagem para apresentar nossos resultados, montamos o robô em uma caixa de papelão e "socamos" uma protoboard dentro para usar apenas um trilho para alimentação de todos os componentes (exagero, mas a idéia é usar um protoshield ou um trilho feito a mão mesmo)

Servo motores (pernas do nosso robô)

Nas postagens anteriores ouvimos falar muito sobre os Servo motores, e neste post estaremos explicando um pouco sobre seu funcionamento.

O servo motor é constituído de um CI de controle, que tem a função de receber o sinal do controlador, monitorar a posição na qual ele se encontra, e trabalhar com o potenciômetro para mover o motor.

O servo motor é, um potenciômetro, um motor elétrico, engrenagens que reduzem a rotação do motor e transferem mais força para o eixo, tudo isso numa caixinha de plástico (buniteenha).

Para alimentar o servo é preciso no mínimo, 4.8 volts. Nosso controlador, o Arduino, pode mandar para o servo uma tensão de 0 até 5 volts em um intervalo de 1 milissegundo até 2 milissegundos

A velocidade do sinal que o Arduino manda para o servo é o que determina a posição pra qual o servo vai se mover, é ai que entra o CI de controle do servo e o potênciometro ;)

Um sinal de 1ms corresponde a uma posição do braço do servo todo a esquerda ou 0º
Um sinal de 1,5ms é o que chamamos de posição central do servo ou 90º
Um sinal de 2ms corresponde a uma posição do braço do servo todo a direita ou 180º

 Detalhe! O Servo motor não roda mais que 180º, existem racks que fazer eles girarem continuamente, mas isso lobotomiza o servo e você não terá mais controle sobre ele, muito menos sobre o sentido de sua rotação.

Potenciômetro

Potenciômetros são resistores com uma variação central e a resistência entre seus dois extremos é fixa em seu valor nominal. Já o valor de resistência entre uma das extremidades depende do posicionamento do cursor.

Cria-se, então, uma estrutura que pode ser compreendida como dois resistores em série:

As informações sobre Servo motores foram retiradas do site Asas Elétricas
E as informações sobre Potenciômetro do site Saber Eletrônica Online

Esquema técnico do Ardumoto

Qualé eu não podia ficar devendo essa imagem:

A imagem acima foi retirada do link: Ardumoto v12 (PDF)

Ponte H

Queridos leitores, não vamos utilizar ponte H no projeto. Simplismente achamos que o entendimento desse cirquito pode ajudar a outras pessoas tbm (e claro não foje do nosso contexto, já que nossa primeira idéia era usar motores DC normais)

Como dito na postagem anterior para fazer um motor elétrico mover para os dois lados é necessário inverter sua polaridade.

Pois bem, mas se vc também é noob como projetista e quer montar um robô automático assim como o nosso, deve estar se perguntando "Como vou fazer isso sem por a mão no motor ou nos fios?!".
Após algumas conversas com o pessoal de eletrônica do laboratório de física da nosso campi (aquém aqui vai um agradecimento), descobrimos um circuito chamado Ponte H.

O nome parece ser devido ao “skemão” do circuito (assim como nas figuras do post anterior, considere a posição do motor como deitado sendo apontado para você):

Bom, com a imagem acima já deu pra deixar bem claro, mas explicando melhor: Observando as quatro chaves, dentre as chaves eletrônicas, o uso de transistores é o mais adequado. De acordo com a combinação das chaves uma tensão diferente será aplicada nas escovas do motor, alterando a polaridade do eletroímã e o movimento do motor.

Para a salvação de nós projetistas entusiastas, existe um shield para Arduino que já vem com um esquema de ponte H pronto e pode gerenciar até 2 motores elétricos, chama-se Ardumoto e pode ser encontrado no site da robocore.

As imagens e algumas informações são do link: Montagem de uma ponte h (PDF)

Motores elétricos

O Motor elétrico é um dos componentes do Servo motor (pode se dizer que o servo motor é um motor elétrico com algumas funcionalidades adicionais). O principio de movimentação do motor elétrico baseia-se no magnetismo.
No começo desse semestre de física, estudamos eletroímãs e força eletromagnética, por isso achamos interessante citar o funcionamento do mesmo na apresentação e estamos colocando um post aqui sobre ele:


O motor elétrico usa imas e eletro-imas como principio de seu movimento. Uma peça de metal localizada no centro do motor chamada de rotor (ou eixo) e é acoplada a umas “orelhas/asas” chamada de armadura. A armadura é uma peça de metal envolvida por bobinas de cobre que é um eletroímã (vamos explicar um pouco de eletroímã mais abaixo), essa peça é a peça roda dentro do motor e faz o motor elétrico girar.

A imagem abaixo trata-se de um esquema simples para se entender um motor elétrico, neste caso o motor está deitado com a parte que gira (eixo) apontando para você.

Próximo ao eixo existem duas terminações das bobinas chamadas de comutadores, elas estão posicionadas envolvendo o rotor, de forma a deixar um espaço diagonal vazio.
Este esquema de posicionamento do comutador foi feito estrategicamente para que o motor possa girar para os dois lados dependendo da polaridade da bobina.
São as escovas que levam energia para as bobinas e a polaridade é mutável de acordo com a posição da bateria (polaridade da fonte de energia).

Mas o segredo do movimento está nestes dois imas posicionados de forma circular nas paredes internas da armadura chamados de imas de campo.

Já que os pólos dos imas (eletroima e ima de campo) se atraem quando diferentes e se repelem quando iguais o motor elétrico usa essas forças de repulsão e atração na forma de um movimento de rotação (que lindo :D).

O gif abaixo deixa um pouco mais claro:

 
Experiência

Se nao tiver nada pra fazer tente fazer a experiência abaixo:

O traço preto trata-se de um eixo as bobinas formam um eletroíma, entenda o ima em forma de ferradura como o ima de campo, vc vera que o prego ira começar a rodar :D.
Porém há a possibilidade de ele enganchar (quando o polo negativo do eletroímã cola no polo positivo do ima de campo e vice-versa), por isso os eletroímas possuem sempre 3 polos na sua armadura (que nesse caso é o prego da imagen acima) sendo assim impossivel de ocorrer um "enrosco". Motores elétricos mais potentes, como por exemplo, o motor de arranque de um carro possuem maior número de polos.

As imagens e algumas informações foram retiradas do link abaixo (link muito bom por sinal, é recomendado ver outras coisas legais que tem lá ^^):
Howstuffworks

Apresentação do dia 10/05

No dia 10/05 fizemos uma apresentação de todos os resultados que obtivemos até agora. A apresentação não visava apenas explicar o que conseguimos fazer e o que ainda falta fazer, mas também explicar os principios físicos de cada componente e de cada operação executada durante o funcionamento do robô.

Os slides da apresentação não possuem texto, somente imagens. Pois o grupo decidiu que a melhor forma de apresentar alguma coisa é utilizando apenas imagens.

Porém nas postagens a seguir estaremos explicando o conteúdo da apresentação.

Projeto arduino reta final:

Projeto Arduino

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Reta final

Queridos leitores, pedimos desculpas pelo tempo que ficamos sem falar nada sobre o projeto. Nas ultimas semanas estávamos estudando para as provas de quase todas as matérias do curso.
Achamos que o projeto deveria ser entregue em junho porém já temos que entrega-lo quase pronto na semana que vem.

Então devido a pressa tivemos que fazer algumas modificações no projeto:

1. Não usaremos mais o ardumoto shield arduino, mas sim um arduino protoshield. Mas como ninguém recebeu ainda provavelmente não vai dar tempo de apresentar nosso robô com a protoshield já implementada. Mas vamos usar uma improvisação provisória.

2. Não vamos usar servos hackeados, vamos usar servos normais.

3. Não usaremos mais rodas mas sim pernas, em uma movimentação alias a movimentação vai ficar bem engraçada ^^!

O material para a base que suportará os periféricos do robô não será mais uma placa de acrilico pois não temos tempo para modela-la. O novo material para acoplar o Arduino e os demais componentes será uma caixa de papelão.

Futuramente estaremos implementando o robô para que ele fique mais bonito, com armadura de acrílico e caixinhas para os eletroscópios que ficaram ao redor.
Na caixa de papelão ele ficará mais ou menos assim:

As paletas que vem junto com os servo motores serão as pernas. Esse modo de estruturar o robô, nos trouxe uma grande dificuldade quanto a movimentação do robô. As pernas não tem flexibilidade então ele não ira andar, mas ira saltar para cima do campo elétrico como se fosse um grilo.

A movimentação das pernas será sincronizada, o robô irá recolher uma perna, depois a outra, as pernas nas laterais as que terão que fazer o movimento de pulo irão auxiliar no equilibrio do robo. A imagem abaixo tenta explicar um pouco como será o movimento, o traço preto é a posição da perna controlada pelo servo motor:

O processo no qual o robô senta (na imagem onde todas as barras pretas estão na horizontal) antes de saltar para o lado onde está a fonte de campo elétrico é um processo mais cuidadoso e é feito mais devagar do que o pulo (quando as pernas giram bruscamente para a direção contraria a do campo, o que vai fazer o robô saltar na direção do campo).

Os eletroscópios colados nas laterais da caixa (primeira imagem) serão feitos em tilhos feitos de madeira que nossa professora forneceu:

Notem que o esquema de montagem acima é o mesmo apresentado na postagem anterior. Como iremos fazer uma apresentação daqui a poucos dias, vamos deixar nosso blog com um gostinho de "quero mais" e parar por aqui.

Na próxima postagem iremos postar os videos dos testes que fizemos ao longo da montagem do robô, e também a apresentação que foi mostrada em sala de aula.

Grande abraço a todos e nos desejem sorte.