APS - Robo que sobe escada

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<p>UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP PRESENCIAL</p><p>ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA- APS</p><p>ROBÔ QUE SOBE</p><p>ESCADAS</p><p>2024</p><p>UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP PRESENCIAL</p><p>ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA</p><p>ROBÔ QUE SOBE</p><p>ESCADAS</p><p>Nome(s) completo(s):</p><p>ANA CAROLINE MORAIS PAIVA-N526580 (TURMA EC0P13)</p><p>CAROLINE OLIVEIRA SOARES DA SILVA-F110419 (TURMA EC0P13)</p><p>MAGALI KEYLLA DE LIMA ARCANJO-D787802 (TURMA EE0P13)</p><p>RICK HALAN DE OLIVEIRA ALVES-D843GB4 (EE0P13)</p><p>CURSO: Engenharia Civil e Engenheria</p><p>Elétrica</p><p>Semestre: 10ª</p><p>UNIP MARQUÊS</p><p>2024</p><p>Sumário</p><p>1. INTRODUÇÃO ................................................................................. 5</p><p>2. OBJETIVOS ..................................................................................... 6</p><p>2.1 Objetivo geral ................................................................................. 6</p><p>2.2 Objetivo específico ......................................................................... 6</p><p>3. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO COM REVISÃO BIBLIOGRÁFICA</p><p>DOS TEMAS: ROBÔ, TORQUE, ROTAÇÃO E TRANSLAÇÃO DE</p><p>SÓLIDO. .......................................................................................... 7</p><p>Fórmula e aplicações ............................................................................ 11</p><p>Torque e Momento Angular: Fundamentos da Rotação ..................... 11</p><p>Torque em Motores Elétricos e Redutores de Velocidade ................. 12</p><p>4. MATERIAIS ................................................................................... 14</p><p>4.1 Tabela de materiais ...................................................................... 14</p><p>4.2 Materiais utilizados na montagem do motor .............................. 15</p><p>5. CÁCULOS ..................................................................................... 16</p><p>6. PROGRAMAÇÃO .......................................................................... 17</p><p>7. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO ........................................................ 24</p><p>8. PLANILHA DE CUSTO .................................................................. 28</p><p>9. CONCLUSÃO ................................................................................ 29</p><p>REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................... 30</p><p>RESUMO</p><p>O trabalho inicia com uma introdução ao conceito de robô que sobe</p><p>escadas, abordando suas diferentes aplicações e relevância no contexto da</p><p>Engenharia Robótica. Apresentam-se os desafios enfrentados na construção de</p><p>um robô capaz de superar um obstáculo com dimensões pré-definidas em um</p><p>intervalo de tempo específico, inferior a 30 segundos.</p><p>O trabalho detalha o processo de montagem e programação do robô,</p><p>explicando cada etapa do projeto com clareza. O protótipo desenvolvido pelos</p><p>alunos é caracterizado por sua eficiência, baixo custo e facilidade de operação,</p><p>sendo projetado para superar obstáculos com dimensões específicas em um</p><p>intervalo de tempo determinado.</p><p>Por fim, destaca-se a importância da experiência prática na formação dos</p><p>alunos, enfatizando o desenvolvimento de habilidades técnicas, trabalho em</p><p>equipe e criatividade na área da Engenharia Robótica.</p><p>Palavras chaves: Robô que sobe escadas, Engenharia Robótica, montagem.</p><p>ABSTRACT</p><p>The work begins with an introduction to the concept of a staircase-climbing</p><p>robot, addressing its various applications and relevance in the field of Robotics</p><p>Engineering. The challenges faced in constructing a robot capable of overcoming</p><p>an obstacle with predefined dimensions within a specific time interval, less than</p><p>30 seconds, are presented.</p><p>The work details the assembly and programming process of the robot,</p><p>explaining each stage of the project clearly. The prototype developed by the</p><p>students is characterized by its efficiency, low cost, and ease of operation,</p><p>designed to overcome obstacles with specific dimensions within a predetermined</p><p>time interval.</p><p>Finally, the importance of practical experience in the students' education is</p><p>highlighted, emphasizing the development of technical skills, teamwork, and</p><p>creativity in the field of Robotics Engineering.</p><p>Keywords: Robot that climbs stairs, Robotic Engineering, assembly.</p><p>5</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>Este trabalho tem como objetivo guiar o leitor através do processo de construção de</p><p>um robô capaz de superar obstáculos verticais, especificamente escadas, utilizando um</p><p>controle sem fio. Inicialmente, forneceremos uma visão geral dos objetivos que pretendemos</p><p>alcançar com este projeto, destacando a importância e a relevância de sua realização. Em</p><p>seguida, detalharemos o planejamento e a montagem do robô, abordando os componentes</p><p>e materiais necessários para sua construção. Entre esses materiais, destacam-se o motor</p><p>elétrico, o controlador Arduino, o esqueleto de PVC e a carenagem feita com material leve,</p><p>como papelão, visando à eficiência e ao baixo custo do projeto. Ao longo deste trabalho,</p><p>exploraremos cada etapa do processo de construção, oferecendo orientações claras e</p><p>práticas para a execução bem-sucedida do projeto do robô que sobe escadas.</p><p>6</p><p>2. OBJETIVOS</p><p>2.1 Objetivo geral</p><p>O objetivo do trabalho é projetar e construir um robô capaz de superar um</p><p>obstáculo com dimensões pré-definidas em um intervalo de tempo inferior a 30</p><p>segundos, utilizando o controlador Arduino e controle remoto sem fio. Além disso, busca-</p><p>se obter conhecimentos sobre o funcionamento e comportamento dos componentes</p><p>utilizados no projeto, enriquecendo a compreensão prática dos conceitos abordados ao</p><p>longo do curso.</p><p>2.2 Objetivo específico</p><p>Obter conhecimentos que serão utilizados sobre o funcionamento e</p><p>comportamento dos componentes essenciais do robô, incluindo o motor elétrico, torque,</p><p>rotação e translação de sólidos, visando obter conhecimentos que serão aplicados ao</p><p>longo do trabalho. Além disso, programar o controlador Arduino para controlar os</p><p>motores do robô de forma eficiente e segura, garantindo sua locomoção e capacidade</p><p>de subir escadas. O objetivo também é transformar o protótipo em mais do que apenas</p><p>um projeto para avaliação, tornando-o um objeto de estudo significativo ao longo da</p><p>jornada.</p><p>7</p><p>3. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO COM REVISÃO</p><p>BIBLIOGRÁFICA DOS TEMAS: ROBÔ, TORQUE,</p><p>ROTAÇÃO E TRANSLAÇÃO DE SÓLIDO.</p><p>Um robô é uma máquina projetada para executar tarefas de forma autônoma ou</p><p>sob controle humano. Eles podem ser programados para diversas funções, desde a</p><p>montagem de produtos em uma linha de produção até a exploração de ambientes</p><p>perigosos ou estranhos. Os robôs são equipados com sensores para detectar o</p><p>entorno e podem ser controlados remotamente ou operar de forma independente</p><p>para tomar decisões com base nos dados recebidos. Eles desempenham um papel</p><p>crítico em muitos setores, incluindo manufatura, saúde, exploração espaciais,</p><p>agricultura e muito mais.</p><p>Tipos de Robôs</p><p>Robôs industriais:</p><p>Projetados para automatizar processos de produção e montagem em fábricas e</p><p>linhas de produção. Freqüentemente usado para tarefas repetitivas e perigosas.</p><p>Robôs domésticos:</p><p>Projetados para auxiliar nas tarefas diárias no ambiente doméstico. Eles podem</p><p>realizar tarefas como limpar, cozinhar e fazer companhia a idosos ou deficientes.</p><p>Robôs médicos:</p><p>Usados para procedimentos cirúrgicos de alta precisão, diagnóstico médico e</p><p>reabilitação. Eles podem prestar assistência aos médicos e melhorar a qualidade dos</p><p>cuidados médicos.</p><p>Robôs de serviço:</p><p>Projetados para interagir com humanos em ambientes como hotéis, aeroportos</p><p>e lojas. Pode fornecer informações, orientações e assistência geral aos clientes.</p><p>Robôs de exploração espacial:</p><p>Projetados para explorar planetas, a lua e outros corpos celestes. Você pode</p><p>ser enviado em missões espaciais para coletar dados, amostras e realizar</p><p>experimentos</p><p>em ambientes hostis.</p><p>8</p><p>Desafios e beneficios:</p><p>Os robôs oferecem muitos benefícios, incluindo maior eficiência, maior precisão,</p><p>redução de erros humanos e até mesmo salvar vidas em ambientes perigosos. No</p><p>entanto, também enfrentamos questões éticas relacionadas com o emprego, a</p><p>privacidade e a segurança dos dados, bem como os impactos sociais e económicos</p><p>da automação.</p><p>Inteligência Artificial e Robótica:</p><p>A inteligência artificial desempenha um papel importante no desenvolvimento</p><p>de robôs mais inteligentes e autônomos. Isso inclui algoritmos de aprendizado de</p><p>máquina, visão computacional, processamento de linguagem natural e outros</p><p>avanços tecnológicos que permitem aos robôs tomar decisões complexas e se</p><p>adaptar a diferentes situações.</p><p>Futuro dos robôs:</p><p>O futuro dos robôs é entusiasmante e promissor, e espera-se que</p><p>desempenhem um papel cada vez mais importante na nossa sociedade, desde a</p><p>automatização de tarefas rotineiras até à exploração de novos mundos. Mas à</p><p>medida que continuamos a avançar neste campo, é também importante considerar</p><p>as implicações éticas, sociais e económicas.</p><p>MOTOR ELÉTRICO</p><p>O motor elétrico é utilizado para conversão de energia elétrica para mecânica, é</p><p>utilizado em vários eletrodomésticos que utilizamos no dia a dia, assim como também</p><p>foi utilizado na montagem do carro elétrico.</p><p>Os inventores deste motor que reduz custo, e preserva o meio ambiente, foram:</p><p>Michael Faraday, William Sturgeon, Thomas Davenport e Emily Davenport.</p><p>O motor utilizado foi o micro motor eixo D um tipo especial de motor usado em</p><p>aplicações que exigem alto torque em um espaço pequeno. "Eixo D" refere-se ao formato do</p><p>eixo do motor, que é cilíndrico e tem um diâmetro relativamente pequeno em comparação com</p><p>seu comprimento. Este tipo de motor é comumente usado em dispositivos eletrônicos</p><p>9</p><p>portáteis, como smartphones, tablets, câmeras digitais e outros dispositivos eletrônicos</p><p>compactos. Eles também são frequentemente usados em aplicações industriais, como</p><p>robótica e automação, devido à sua capacidade de fornecer energia significativa em um pacote</p><p>compacto.</p><p>TORQUE</p><p>Uma grandeza fundamental na física que desempenha um papel crucial na</p><p>descrição do movimento de corpos em rotação. De acordo com a segunda lei de</p><p>Newton para rotação, o torque aplicado a um objeto é diretamente proporcional à taxa</p><p>de mudança de seu momento angular. Em outras palavras, o torque resultante sobre</p><p>um objeto é igual à taxa de variação do momento angular em relação ao tempo. Essa</p><p>relação é essencial para compreender como as forças aplicadas influenciam a rotação</p><p>de um objeto e é fundamental em diversas áreas, como mecânica, engenharia e</p><p>ciências aplicadas.</p><p>O que é e como funciona na mecânica</p><p>Torque, muitas vezes chamada de momento de uma força, representa a</p><p>capacidade de uma força induzir rotação em um objeto ao qual é aplicada. Este</p><p>conceito é expresso por um vetor que age perpendicularmente ao plano definido pelos</p><p>vetores da força aplicada e do raio de rotação. A determinação do vetor torque é</p><p>realizada através do produto vetorial entre a força aplicada e a distância até o eixo de</p><p>rotação.</p><p>Quando uma força é aplicada a uma certa distância do eixo de rotação de um</p><p>objeto, o objeto tende a entrar em movimento rotacional. Se o objeto não está girando</p><p>ou gira com velocidade angular constante, diz-se que ele está em equilíbrio rotacional.</p><p>Isso implica que a soma dos torques atuando sobre o objeto é nula, resultando em</p><p>uma rotação constante ou ausente. Simplificadamente, quando o torque total sobre</p><p>um objeto é zero, ele não apresenta aceleração angular.</p><p>O conceito de torque desempenha um papel vital nos estudos de mecânica,</p><p>assim como a força é fundamental nos estudos de movimento linear. Para fazer um</p><p>10</p><p>objeto girar em torno de um ponto específico, é necessário aplicar um torque sobre</p><p>ele.</p><p>Figura 1 – Toque momento de força.</p><p>Fonte: Mundo educação.</p><p>A medida de torque, conforme estabelecida pelo Sistema Internacional, é</p><p>expressa em Newton metro (N.m). De acordo com a definição, quando um corpo é</p><p>girado no sentido horário, seu torque é negativo; ao contrário, quando girado no</p><p>sentido anti-horário, o torque aplicado é positivo. A determinação da direção e do</p><p>sentido do vetor torque é facilmente realizada utilizando a regra da mão direita, como</p><p>ilustrado na figura abaixo</p><p>Figura 2– Regra da mão direita.</p><p>11</p><p>Fonte: Brasil escola.</p><p>Fórmula e aplicações</p><p>O cálculo do torque pode ser determinado multiplicando a força aplicada pela</p><p>distância ao eixo de rotação e pelo seno do ângulo formado entre essas duas</p><p>magnitudes.</p><p>τ – torque</p><p>r – raio</p><p>F – força</p><p>θ – ângulo entre r e F</p><p>Na expressão mencionada, o símbolo θ representa o ângulo formado entre o</p><p>raio de rotação (r) e a força aplicada (F). Se a força for aplicada</p><p>perpendicularmente ao raio (ângulo de 90°), o resultado para o torque é</p><p>maximizado seno do ângulo é igual a 1. O raio (r) é determinado pela distância do</p><p>ponto de aplicação até o eixo de rotação do corpo e também é conhecido como</p><p>braço de alavanca. Quanto maior for o braço de alavanca de um corpo, mais fácil</p><p>será rotacioná-lo.</p><p>Torque e Momento Angular: Fundamentos da Rotação</p><p>O torque desempenha um papel fundamental na dinâmica da rotação. Ao</p><p>aplicarmos um torque em um corpo, podemos induzir um aumento ou diminuição</p><p>em sua velocidade angular, levando-o a um movimento rotacional. Quando um</p><p>corpo está em rotação, ele possui o que chamamos de momento angular, uma</p><p>medida da quantidade de movimento rotacional, similar ao momento linear na</p><p>translação.</p><p>Assim como a força está relacionada à variação do momento linear ao longo</p><p>do tempo, o torque está associado à mudança no momento angular com o passar</p><p>12</p><p>do tempo. Quando o torque resultante sobre um corpo é zero, seu momento</p><p>angular permanece constante, mantendo a estabilidade do movimento rotacional.</p><p>Caso contrário, ocorrem alterações no momento angular.</p><p>Torque em Motores Elétricos e Redutores de Velocidade</p><p>O torque é uma medida vetorial de grande importância no dimensionamento de</p><p>diversos equipamentos, especialmente em motores elétricos e redutores de</p><p>velocidade. Motores elétricos têm a capacidade de transformar energia elétrica em</p><p>movimento de rotação do rotor, gerando uma determinada velocidade e torque de</p><p>acordo com sua potência. É essencial destacar que torque e potência não são</p><p>equivalentes, mas sim complementares. No caso dos motores elétricos, a potência</p><p>gerada é diretamente proporcional ao torque produzido em uma velocidade</p><p>específica. Ou seja, para uma mesma velocidade de rotação, quanto maior a</p><p>potência, maior o torque fornecido.</p><p>Por outro lado, os redutores de velocidade, por meio de sistemas de</p><p>engrenagens, têm a capacidade de aumentar o torque enquanto reduzem a</p><p>velocidade de rotação. Assim, a variação do torque causada pelos redutores é</p><p>inversamente proporcional à alteração na velocidade de rotação. Quanto maior for</p><p>a redução na velocidade, maior será o torque resultante. É crucial ressaltar que, no</p><p>entanto, o uso de redutores</p><p>de velocidade não aumenta a potência; na verdade,</p><p>ela sofre uma redução ou perda, determinada pela eficiência interna do redutor.</p><p>Redutores com maior eficiência conseguem converter mais eficientemente a</p><p>potência em torque, mantendo uma mesma relação de redução.</p><p>13</p><p>Exemplo de aplicação prática</p><p>Um exemplo prático de aplicação do torque é encontrado em veículos</p><p>automotores, especialmente ao lidar com o sistema de transmissão. Considere um</p><p>carro subindo uma ladeira. Para superar a força da gravidade e vencer a</p><p>inclinação, o motor do carro precisa produzir um torque suficiente para girar as</p><p>rodas. Quando o motorista pressiona o acelerador, o torque gerado pelo motor é</p><p>transmitido através do sistema de transmissão até as rodas, permitindo que o carro</p><p>ganhe tração e suba a ladeira.</p><p>Neste exemplo, o torque é fundamental para vencer a resistência ao</p><p>movimento e impulsionar o veículo para cima. O torque produzido pelo motor é</p><p>direcionado para as rodas, onde é convertido em força tangencial para mover o</p><p>carro para frente. Assim, o entendimento e controle do torque são essenciais para</p><p>garantir o desempenho adequado do veículo em diversas situações de condução.</p><p>ROTAÇÃO E TRANSLAÇÃO DE SÓLIDOS</p><p>O movimento de qualquer corpo ou objeto pode ser classificado como de</p><p>translação, de rotação ou uma combinação desses dois.</p><p>No movimento de translação, todos os pontos do objeto percorrem trajetórias</p><p>paralelas e apresentam a mesma velocidade.</p><p>No movimento de rotação, todos os pontos do objeto percorrem trajetórias</p><p>circulares com a mesma velocidade angular. Normalmente, a descrição do movimento</p><p>de rotação é feita com as equações de o movimento circular uniforme e do movimento</p><p>circular com aceleração constante.</p><p>14</p><p>4. MATERIAIS</p><p>4.1 Tabela de materiais</p><p>ITEM QTD DESCRIÇÃO FABRICANTE</p><p>1 6 KIT RODA PLASTICA 68mm MAMUTE</p><p>2 1 MICRO MOTOR EIXO D MAMUTE</p><p>3 1 SUPORTE PARA BATERIAS MAMUTE</p><p>4 2 BATERIA TOP L1 ION 3,7V-4,2</p><p>V</p><p>MAMUTE</p><p>5 1 PLACA ARDUINO UNO MAMUTE</p><p>6 40 KIT JUMPER NACHO X</p><p>FEMEA 20CM PACONTE</p><p>FECHADO.</p><p>MAMUTE</p><p>7 1 CARREGADOR DUPLO MAMUTE</p><p>8 1 CASE DE ACRILICO PARA</p><p>ARDUINO UNO V3</p><p>MAMUTE</p><p>9 1 MÓDULO RÁDIO FREQUÊCIA</p><p>40MHZ COMCONTROLE</p><p>REMOTO</p><p>MAMUTE</p><p>10 10 LED 5mm AZUL ALTO BRILHO</p><p>500 -800 Mcd</p><p>MAMUTE</p><p>11 2 LED 10 mm ALTO BRILHO –</p><p>BRANCO 1200 – 1500 m</p><p>MAMUTE</p><p>12 10 RESISTO FILMO DO</p><p>CARBONO 470R 1K CR25</p><p>0,25W PACOTE.</p><p>MAMUTE</p><p>13 10 RESISTO FILMO DO</p><p>CARBONO 470R CR25 0,25W</p><p>PACOTE.</p><p>MAMUTE</p><p>14 1 PINO BANANA 4mm MOLA</p><p>LATERAL COM DERIVAÇÃO</p><p>MAMUTE</p><p>15 1 PINO BANANA 4mm MOLA</p><p>LATERAL COM DERIVAÇÃO</p><p>MAMUTE</p><p>16 2 BORNA 774 PRATO – 4mm MAMUTE</p><p>17 1</p><p>PLACA ACRILICO - 3MM</p><p>MATRIZ DISPLAY</p><p>MATERIAIS</p><p>PLASTICOS LTDA</p><p>18 3 CORTE, PEFURAÇÃO E</p><p>UTILIZAÇÃO DE</p><p>FERRAMENTAS</p><p>RRM MOLAS E</p><p>INDUSTRIA.</p><p>19 2 MOTOR SHIELD MAMUTE</p><p>20 3 CABO FLEXIVEL 0,2mm MAMUTE</p><p>21 3 CABO FLEXIVEL 0,2mm MAMUTE</p><p>15</p><p>4.2 Materiais utilizados na montagem do motor</p><p>O Arduino UNO é uma plataforma eletrônica onde é possível programar para</p><p>processar entradas e saídas entre dispositivo e componentes externos conectados a</p><p>ele, por meio de uma placa (hardware) que é usado para construir o carrinho e a IDE</p><p>Arduino (software) que nos permite escolher o que a placa deve fazer, escrevendo em</p><p>um código de linguagem semelhante a C/C++ que será traduzida em um código</p><p>entendido pelo Arduino, essa automação permite que qualquer pessoa possa criar</p><p>projetos eletrônicos.</p><p>As baterias de íon-lítio, também conhecidas como baterias de ião de lítio, são</p><p>amplamente empregadas em dispositivos eletrônicos portáteis por sua capacidade de</p><p>armazenamento de energia superior. Elas oferecem o dobro da capacidade energética</p><p>das baterias de hidreto metálico de níquel (NiMH) e triplicam a capacidade das</p><p>baterias de níquel cádmio (NiCd).</p><p>O Motor Shield Arduino L293D é amplamente empregado em uma variedade</p><p>de projetos devido à sua capacidade de controlar até quatro Motores DC ou dois</p><p>Motores de Passo de forma simultânea. Além disso, oferece saída para o controle de</p><p>até dois Servos Motores, também operando simultaneamente.</p><p>16</p><p>5. CÁCULOS</p><p>No desenvolvimento do protótipo do robô para superar obstáculos como escadas,</p><p>realizamos uma análise simplificada para determinar a força necessária. Nosso foco</p><p>estava em calcular a força requerida para vencer tanto a gravidade quanto o atrito.</p><p>Utilizamos princípios da física, incluindo a segunda lei de Newton, para calcular a força</p><p>gravitacional necessária. Essa força é determinada pela fórmula \( F_{gravidade} = m</p><p>\cdot g \), onde \( m \) representa a massa total do robô e \( g \) é a aceleração devido à</p><p>gravidade, aproximadamente 9.8 m/s².</p><p>Além disso, consideramos a força de atrito para garantir que o robô não escorregue.</p><p>A força de atrito pode ser calculada como F_{atrito} = \mu \cdot F_{normal} , onde \mu</p><p>é o coeficiente de atrito entre as superfícies e F_{normal} é a força normal, que é a</p><p>força perpendicular à superfície de contato (nesse caso, o peso do robô).</p><p>A força total necessária para o robô subir os degraus será a soma da força</p><p>gravitacional e a força de atrito, ou seja, F_{total} = F_{gravidade} + F_{atrito} . Essa</p><p>informação será fundamental para selecionar os motores e demais componentes do</p><p>protótipo.</p><p>Com base nos dados fornecidos, foram utilizados os seguintes valores:</p><p>1. Peso do robô: 1,17 kg (convertido de 1 quilo e 170 gramas).</p><p>2. Força normal (ou peso do robô): 1,17 kg (mesmo valor do peso).</p><p>Imagem 1 – Peso do robô</p><p>Fonte: Magali Arcanjo.</p><p>17</p><p>6. PROGRAMAÇÃO</p><p>Este código realiza a leitura dos valores digitais provenientes de um receptor RF.</p><p>Quando um sinal é recebido e acionado, o programa entra em um loop contínuo, ativando</p><p>uma saída específica e constantemente monitorando o estado do pino de recebimento.</p><p>Enquanto o sinal permanece consistente, a saída permanece ativada.</p><p>No entanto, caso o programa detecte que o sinal mudou e não está mais ativo, ou</p><p>seja, se o valor retornado pela leitura do pino de recebimento for diferente do esperado,</p><p>o código desativa a saída correspondente.</p><p>Essencialmente, o código está projetado para responder a um sinal RF específico,</p><p>mantendo uma saída ligada enquanto o sinal estiver presente e desligando-a quando o</p><p>sinal desaparecer.</p><p>const int PINO_ENA = 6;</p><p>const int PINO_ENB = 5;</p><p>const int PINO_IN1 = 4;</p><p>const int PINO_IN2 = 3;</p><p>18</p><p>const int PINO_IN3 = 8;</p><p>const int PINO_IN4 = 7;</p><p>const int PINO_L = 12;</p><p>const int PINO_R = 11;</p><p>const int PINO_F = 9;</p><p>const int PINO_B = 10;</p><p>typedef enum {</p><p>TURN_RIGHT,</p><p>TURN_LEFT,</p><p>TURN_GOBACK,</p><p>TURN_GOAHEAD,</p><p>} ENUM_DIRECTION_VARIABLE;</p><p>typedef struct {</p><p>ENUM_DIRECTION_VARIABLE directionCurrent;</p><p>int value;</p><p>} s_direction;</p><p>ENUM_DIRECTION_VARIABLE direction_content = NULL;</p><p>int readAnalogPin(int pin) {</p><p>return map(analogRead(pin), 0, 1023, 0, 255);</p><p>}</p><p>void turnRight(void) {</p><p>// Implementação para virar à direita</p><p>}</p><p>19</p><p>void turnLeft(void) {</p><p>// Implementação para virar à esquerda</p><p>}</p><p>/*</p><p>* Posiciona o carrinho para ir para trás</p><p>*/</p><p>void goBack(void) {</p><p>Serial.println("DIREÇÃO: ANTI-HORÁRIO");</p><p>digitalWrite(PINO_IN1, HIGH);</p><p>digitalWrite(PINO_IN2, LOW);</p><p>digitalWrite(PINO_IN3, HIGH);</p><p>digitalWrite(PINO_IN4, LOW);</p><p>Serial.println("DIREÇÃO: ANTI-HORÁRIO - POSICIONADO");</p><p>while (!digitalRead(PINO_B)) {</p><p>analogWrite(PINO_ENA, 255);</p><p>analogWrite(PINO_ENB, 255);</p><p>delay(50);</p><p>}</p><p>digitalWrite(PINO_ENA, LOW);</p><p>digitalWrite(PINO_ENB, LOW);</p><p>}</p><p>/*</p><p>* Posiciona o carrinho para ir para frente</p><p>20</p><p>*/</p><p>void goAhead(void) {</p><p>Serial.println("DIREÇÃO: HORÁRIO");</p><p>digitalWrite(PINO_IN1, LOW);</p><p>digitalWrite(PINO_IN2, HIGH);</p><p>digitalWrite(PINO_IN3, LOW);</p><p>digitalWrite(PINO_IN4, HIGH);</p><p>Serial.println("DIREÇÃO: HORÁRIO - POSICIONADO");</p><p>while (!digitalRead(PINO_F)) {</p><p>analogWrite(PINO_ENA, 255);</p><p>analogWrite(PINO_ENB, 255);</p><p>delay(50);</p><p>}</p><p>digitalWrite(PINO_ENA, LOW);</p><p>digitalWrite(PINO_ENB, LOW);</p><p>}</p><p>void initIO(void) {</p><p>pinMode(PINO_ENA, OUTPUT);</p><p>pinMode(PINO_ENB, OUTPUT);</p><p>pinMode(PINO_IN1, OUTPUT);</p><p>pinMode(PINO_IN2, OUTPUT);</p><p>pinMode(PINO_IN3, OUTPUT);</p><p>pinMode(PINO_IN4, OUTPUT);</p><p>21</p><p>pinMode(PINO_L, INPUT_PULLUP);</p><p>pinMode(PINO_R, INPUT_PULLUP);</p><p>pinMode(PINO_B, INPUT_PULLUP);</p><p>pinMode(PINO_L, INPUT_PULLUP);</p><p>digitalWrite(PINO_IN1, LOW);</p><p>digitalWrite(PINO_IN2, LOW);</p><p>digitalWrite(PINO_IN3, LOW);</p><p>digitalWrite(PINO_IN4, LOW);</p><p>digitalWrite(PINO_ENA, LOW);</p><p>digitalWrite(PINO_ENB, LOW);</p><p>}</p><p>ENUM_DIRECTION_VARIABLE checkCommandValue(void) {</p><p>ENUM_DIRECTION_VARIABLE value = NULL;</p><p>if (digitalRead(PINO_L)) {</p><p>value = TURN_LEFT;</p><p>} else if (digitalRead(PINO_R)) {</p><p>value = TURN_RIGHT;</p><p>} else if (digitalRead(PINO_F)) {</p><p>value = TURN_GOAHEAD;</p><p>} else if (digitalRead(PINO_B)) {</p><p>value = TURN_GOBACK;</p><p>}</p><p>return value;</p><p>22</p><p>}</p><p>void setup() {</p><p>Serial.begin(115300);</p><p>initIO();</p><p>Serial.println("=========== INIT SYSTEM ===========");</p><p>}</p><p>void loop() {</p><p>int analogValueR = 0;</p><p>int analogValueL = 0;</p><p>int analogValueB = 0;</p><p>int analogValueF = 0;</p><p>analogValueL = digitalRead(PINO_L);</p><p>analogValueR = digitalRead(PINO_R);</p><p>analogValueB = digitalRead(PINO_B);</p><p>analogValueF = digitalRead(PINO_F);</p><p>Serial.print("PinoL = ");</p><p>Serial.println(analogValueL);</p><p>Serial.print("PinoR = ");</p><p>Serial.println(analogValueR);</p><p>Serial.print("PinoB = ");</p><p>Serial.println(analogValueB);</p><p>Serial.print("PinoF = ");</p><p>Serial.println(analogValueF);</p><p>23</p><p>if (analogValueF == 0) {</p><p>goAhead();</p><p>} else if (analogValueB == 0) {</p><p>goBack();</p><p>}</p><p>delay(50);</p><p>}</p><p>24</p><p>7. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO</p><p>O processo de construção do protótipo envolveu a escolha do material PVC, com</p><p>medidas específicas para atender aos requisitos do projeto. Cada lado lateral do robô possui</p><p>30 cm de comprimento e 20 cm de altura, com as rodas dianteiras posicionadas em um</p><p>ângulo de 45 graus. Cada perna possui 7,5 cm de comprimento, totalizando 6 pernas.</p><p>Imagem 2 – Chassi</p><p>Fonte: Magali Arcanjo.</p><p>Inicialmente, foram feitos furos de 4 mm no centro do eixo das duas pernas dianteiras</p><p>para a montagem do chassi. Os motores DC foram colocados dentro dos canos de PVC, e</p><p>um primeiro teste foi realizado, ligando os motores diretamente à bateria para verificar o</p><p>funcionamento e a tensão de energia, que atingiu 1mha.</p><p>25</p><p>Imagem 3 – Chassi Imagem 4 – Chassi</p><p>Fonte: Magali Arcanjo. Fonte: Magali Arcanjo.</p><p>Após o teste inicial, os motores foram conectados ao driver e ao Arduino, e em</p><p>seguida o módulo RF foi ligado. Toda a fiação foi passada para possibilitar a programação</p><p>inicial. Durante os testes finais, foi identificado um erro na rotação das rodas, que estava</p><p>girando no sentido oposto. O ajuste foi realizado com sucesso.</p><p>Fonte: Magali Arcanjo</p><p>26</p><p>Em um segundo teste, foi observado um erro de programação que resultava em falta</p><p>de potência nos motores. Após os ajustes necessários, o problema foi resolvido e o robô foi</p><p>capaz de percorrer a trajetória com a velocidade adequada.</p><p>Fonte: Magali Arcanjo</p><p>Para finalizar, a carenagem de acrílico do robô foi instalada e dois LEDs foram</p><p>adicionados à parte frontal, marcando o término do processo de construção do protótipo.</p><p>Além disso, foram inseridas duas molas na parte dianteira do robô para proporcionar</p><p>articulação durante a subida do obstáculo, garantindo maior eficiência e estabilidade.</p><p>27</p><p>Imagem 7 – Robô pronto</p><p>Fonte: Magali Arcanjo</p><p>28</p><p>8. PLANILHA DE CUSTO</p><p>DESCRIÇÃO QUANT CÓD. V. TOTAL</p><p>KIT RODA PLASTICA 68mm 1 16849 19,80</p><p>MICRO MOTOR EIXO D 1 16849 118,00</p><p>SUPORTE PARA BATERIAS 2 19617 12,80</p><p>BATERIA TOP L1 ION 3,7V-4,2 V 1 22987 33,60</p><p>PLACA ARDUINO UNO 40 11553 59,80</p><p>KIT JUMPER NACHO X FEMEA</p><p>20CM PACONTE FECHADO.</p><p>1 6709 22,80</p><p>CARREGADOR DUPLO 1 20411 38,90</p><p>CASE DE ACRILICO PARA</p><p>ARDUINO UNO V3</p><p>1 14143 19,80</p><p>MÓDULO RÁDIO FREQUÊCIA</p><p>40MHZ COMCONTROLE</p><p>REMOTO</p><p>10 23120 62,80</p><p>LED 5mm AZUL ALTO BRILHO</p><p>500 -800 Mcd</p><p>2 457 6,00</p><p>LED 10 mm ALTO BRILHO –</p><p>BRANCO 1200 – 1500 m</p><p>10 20235 3,40</p><p>RESISTO FILMO DO CARBONO</p><p>470R 1K CR25 0,25W PACOTE.</p><p>10 223 0,50</p><p>RESISTO FILMO DO CARBONO</p><p>470R CR25 0,25W PACOTE.</p><p>1 276 0,50</p><p>PINO BANANA 4mm MOLA</p><p>LATERAL COM DERIVAÇÃO</p><p>1 18714 8,90</p><p>PINO BANANA 4mm MOLA</p><p>LATERAL COM DERIVAÇÃO</p><p>2 18715 8,90</p><p>BORNA 774 PRATO – 4mm 1 18129 14,00</p><p>PLACA ACRILICO - 3MM 3 002 90,00</p><p>CORTE, PEFURAÇÃO E</p><p>UTILIZAÇÃO DE</p><p>FERRAMENTAS</p><p>6 003 290,00</p><p>MOTOR SHIELD 2 10999 39,80</p><p>CABO FLEXIVEL 0,2mm 3 1985 35,10</p><p>CABO FLEXIVEL 0,2mm 3 1986 35,10</p><p>TOTAL - R$ 900,00</p><p>29</p><p>9. CONCLUSÃO</p><p>Com base nas etapas e cálculos realizados, concluímos com sucesso a construção</p><p>do protótipo de um robô capaz de superar obstáculos verticais, como escadas, utilizando</p><p>um controle sem fio. Durante o desenvolvimento deste projeto, nosso objetivo principal</p><p>foi projetar e construir um robô capaz de superar um obstáculo com dimensões pré-</p><p>definidas em menos de 30 segundos, enquanto adquiríamos conhecimentos sobre o</p><p>funcionamento e comportamento dos componentes utilizados.</p><p>Durante o processo de construção, dedicamo-nos a considerar meticulosamente uma</p><p>variedade de aspectos técnicos. Desde a seleção dos materiais até a programação</p><p>precisa do controlador Arduino para controlar os motores do robô de forma eficiente e</p><p>segura, enfrentamos desafios, incluindo dois erros de programação, os quais, ao serem</p><p>compreendidos, tornaram-se valiosos aprendizados. Além disso, aplicamos os princípios</p><p>fundamentais da física, como a segunda lei de Newton, para calcular a força</p><p>gravitacional necessária, e também consideramos a força de atrito, a fim de garantir a</p><p>estabilidade do robô durante a subida das escadas.</p><p>Ao finalizar a construção, instalamos a carenagem de acrílico do robô e adicionamos</p><p>LEDs à parte frontal, marcando o término do processo de montagem. Além disso,</p><p>inserimos duas molas na parte dianteira do robô para proporcionar articulação durante a</p><p>subida do obstáculo, garantindo uma maior eficiência e estabilidade durante a operação.</p><p>Com o protótipo finalizado e bem-sucedido em sua apresentação, estamos confiantes</p><p>de que atingimos nossos objetivos. Este projeto não é apenas uma peça para avaliação,</p><p>mas sim um objeto de estudo significativo, proporcionando uma base sólida para futuras</p><p>pesquisas e aplicações na área de robótica e automação</p><p>30</p><p>REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS</p><p>https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/movimentos-translacao-</p><p>rotacao.htm</p><p>PETRUZELLA, Frank. Motores Elétricos e Acionamentos: Série Tekne.</p><p>Bookman Editora, 2013.</p><p>DE SOUZA, JAM Felippe. Automação Industrial e Robótica.</p><p>DE ALMEIDA, Robson Andrei Sanches; TAVARES-SILVA, Carolina Amaral;</p><p>DE LIMA SILVA, Suedêmio. Desempenho energético de um conjunto trator-</p><p>semeadora em função do escalonamento de marchas e rotações do</p><p>motor. Agrarian, v. 3, n. 7,</p><p>p. 63-70, 2010.</p>