GUINCHO ROBÓTICO DE PALITO DE PICOLÉ COM ARDUÍNO E SERVOMOTORES

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
GUINCHO ROBÓTICO DE PALITO DE PICOLÉ COM ARDUINO E SERVOMOTORES
MANAUS – AM
2017
UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
GUINCHO ROBÓTICO DE PALITO DE PICOLÉ COM ARDUINO E SERVOMOTORES
Arlindo Antônio Lima de Medeiros – RA: C1573F-7, Desenho técnico;
Endrew Thiago Ramos de Oliveira – RA: C15682-5, Prática do projeto;
Anderson Viana de Souza – RA: C1556D-0, Prática do projeto;
Iago Rodrigues Silva – RA: C17041-0, Trabalho escrito;
Juan Carlos de Araujo Gadelha – RA: C1188I-2, Prática do projeto;
Karim Matos da Silva – RA: C147GB-4, Trabalho escrito;
Patrick Duarte Pimentel de Oliveira – RA: C08663-0, Prática do projeto;
Ewerson Cruz Pereira – RA: C156HH-0, Prática do projeto.
Carga horária: 50 horas
Manaus – AM
2017
Sumário
Introdução....................................................................................4
Objetivos.......................................................................................5
Objetivos específicos....................................................................5
Componentes Utilizados...............................................................5
Processos de fabricação.............................................................11
Conclusão...................................................................................19
Desenho.....................................................................................23
Bibliografia..................................................................................25
Orçamento...................................................................................26
Introdução
Essa atividade prática supervisionada que aborda o tema: Guincho robótico de palito de picolé com arduíno e servomotores abrange uma proposta de confeccionarmos um protótipo de um guincho controlado por Arduino e servo motores.
A parte digitada do trabalho tem como principal finalidade a apresentação do projeto, os objetivos de desenvolvimento e dando continuidade a uma gama de detalhes sobre os componentes e peças utilizadas. Contendo também o passo a passo do desenvolvimento pratico do projeto, orçamento, conclusão, desenvolvimento, cronograma de atividades previstas e as referências.
A proposta do projeto é a construção de um guincho robótico de palito de picolé controlado e programado pela plataforma Arduino, contendo também três servomotores com tensão de operação de 3,0 a 7,2 V para controlar as três partes fundamentais de movimento do guincho, um Arduino de modelo Uno rev3 juntamente com uma protoboard e três potenciômetros que será à base de suma importância para os comandos de movimento do guincho. 
Objetivos
1.1.1 Objetivo geral
Produzir um guincho comandado por Arduino e movido por servomotores.
1.1.2 Objetivos específicos
Absorver o aprendizado da teoria dos componentes propostos para o desenvolvimento do projeto como Arduino, protoboard, servomotores.
Aprender a utilizar o Arduino e a sua linguagem de programação.
Controlar os sentidos de movimentação dos servomotores.
Construção da base e das estruturas com palitos de picolé e “cola mil”.
2- Componentes utilizados
Apresentaremos os conceitos e funcionamentos dos componentes utilizados e as peças agregadas no projeto.
2.1- Arduino 
É uma plataforma de prototipagem, criado com o principal objetivo de ajudar no ensino da eletrônica e de reduzir os custos dos projetos devido a seu custo muito acessível.
A linguagem de programação do Arduino é uma linguagem própria que facilita muito a interpretação de programas, pois essa linguagem se assemelha muito com a C/C++.
Em nosso projeto utilizamos o Arduino modelo Uno rev3 que possui 14 pinos digitais I/O, além disso, seis podem ser utilizados como saída PWM e seis como entradas analógicas, o mesmo possui um cristal oscilador de 16 MHz, conexão USB, barramento ICSP, conector de energia e um botão de reset. O mesmo se difere dos seus antecessores por não utilizar o chip FTDI para conversão do sinal serial, utilizando em seu lugar um Atmega8u2 programando como conversor de USB para serial.
Figura 1: Arduino modelo Uno rev3.
Fonte: (Autoria própria).
2.2 – Servo Motor 
São utilizados em diversas aplicações quando há necessidade de movimentar algo com precisão. Sua principal característica e de movimentar algo em uma determinada posição e a capacidade de conseguir manter essa posição mesmo havendo uma força contraria a esta posição propriamente dita.
O servo motor se divide em:
Circuito de controle responsável por realizar o movimento entre o potenciômetro e o acionamento do motor assim obtendo uma pré-determinada posição.
Caixa do servo sua utilidade é de alocar os diversos componentes do servo.
Motor tem a funcionalidade de movimentar as engrenagens e também o eixo principal do servo.
Potenciômetro ele esta ligado ao eixo de saída do servo sua principal função é o monitoramento de sua própria posição.
Engrenagens diminuem a rotação do motor, transferindo mais torque ao eixo principal de saída e também movimentam o potenciômetro junto com o eixo.
Figura 2: Servo motor servo 9g tower pro sg90
Fonte: (Autoria Própria).
Na construção do nosso projeto utilizamos o servo motor servo 9g tower pro sg90 que possui um ângulo de rotação de 180 graus sua voltagem operacional é de 3,0 – 7,2 V e suas engrenagens são confeccionadas de Nylon e com torque de 1,2 kg.cm (4,8V) e 1,6 kg.cm (6,0V).
2.3 – Protoboard 
É uma placa com muitos orifícios e com conexões condutoras sua finalidade é a montagem de circuitos eletrônicos. Sua principal característica é a facilidade de inserção dos componentes para a criação de circuitos eletrônicos e não a necessidade de soldagem.
Figura 3: Placa Protoboard
Fonte: (Autoria Própria).
2.4 – Potenciômetro 
O potenciômetro é uma resistência elétrica com ajuste manual, que utiliza três terminais sua principal utilização é para medir e controlar posição, direção, corrente e tensão. O potenciômetro pode ser ajustado por um curso e este curso esta em contato com uma resistência ligada a dois terminais. A saída do contado móvel esta ligada ao terminal cursor: O cursor móvel se move da resistência mínima a resistência máxima gerando os movimentos que o guincho a de realizar.
Figura 4: Potenciômetro
Fonte: (Autoria Própria).
3- Processos de fabricação
3.1 – Estruturas do Projeto
Iniciamos a confecção da base de apoio colocando cinco palitos de picolé em continuidade lateral formando um retângulo logo apôs utilizamos a metade de um palito e colamos o mesmo em posição vertical em relação a base para reforça-la. Em seguida para amplificarmos o apoio do guincho em relação ao chão fixamos três palitos na parte inferior da base em forma triangular assim havendo maior estabilidade da base.
 
 
 
 
 
 
Figura 5: Parte inferior da base do guincho.
Fonte: (Autoria Própria).
Para que a superfície da base adquirir-se mais apoio e estabilidade colamos mais três palitos conectados aos outros três que já havíamos colado na parte inferior da superfície da base pois para ampliar mais a estrutura base do guincho tivemos que colar mais três palitos.
Em seguida confeccionamos o suporte para o primeiro servo motor utilizando pedaços dos palitos de picolé e reforçando com o mesmo construímos um suporte de dimensões 23x12x28mm.
 
Figura 5 e 6: Parte inferior da base do guincho.
Fonte: (Autoria Própria).
Para fecharmos a parte superior da base do guincho cortamos três palitos da mesma altura do componente servo motor esses três palitos cortados foram fixados um do lado do outro e esse processo ocorreumais duas vezes com o intuito de haver sustentação da parte superior da base em relação à parte inferior. 
	
Figura 7 e 8: Parte inferior da base do guincho.
Fonte: (Autoria Própria).
Na parte superior da base tivemos que abrir um espaço para que o servo motor pudesse rotacionar o guincho para ambos os lados.
Figura 9 e 10: Parte superior da base do guincho.
Fonte: (Autoria Própria).
	
Para reduzir o atrito de ambas as partes da base do guincho, utilizamos um pedaço de fórmica e fixamos na parte superior da base para que houvesse melhoria no movimento rotacional do guincho em relação ao eixo da base inferior do servo motor com a parte superior da base. 
Logo após criamos uma estrutura menor diretamente acoplada ao servo motor da base que é responsável pelo movimento rotacional e sustentação do braço do guincho.
Figura 11 e 12: Estrutura acoplada ao servo motor da base do guincho.
Fonte: (Autoria Própria).
A estrutura do guincho esta quase completa faltando a segunda parte do braço, este é responsável pelo movimento de subida e descida da garra. No final da primeira parte do braço do guincho fizemos mais um suporte para o segundo servo motor. Utilizamos alfinetes para conectar os braços do servo motor para que aja a movimentação que desejamos que essa parte realize que é o movimento de subida e de descida da segunda parte do guincho.
 
Figura 13 e 14: Primeira parte do braço do guincho com suporte para o segundo servo motor.
Fonte: (Autoria Própria).
	
Para montagem da garra do guincho colamos três palitos um em seguida do outro e na parte de trás colamos mais dois pedaços de palito para a sustentação fizemos duas peças iguais e colamo-las em um ângulo de 90 graus essa e a parte inferior da garra. No entanto na parte superior da garra arquitetamos uma base com três palitos um colado em continuidade ao outro na lateral e com uma extensão em Y que será interligada ao terceiro servo motor que está posicionado na segunda parte do braço do guincho o papel principal desse servo motor é de abrir e fechar a garra.
Figura 15 e 16: Segunda parte do braço do guincho juntamente com o terceiro servo motor e a garra.
Fonte: (Autoria Própria).
Com a estrutura do guincho finalizada iremos construir a parte que é de suma importância para o nosso projeto que é a parte de controle a dos componentes eletrônicos.
Usamos uma bateia de 9V para alimentar o Arduino e 4 pilhas AA para alimentação dos servos motores, fizemos todas as ligações do sistema eletrônico entre o Arduino e o protoboard os potenciômetros e os servo motores.
 
Figura 17 e 18: Parte de controle e dos componentes eletrônicos.
Fonte: (Autoria Própria).
Conclusão 
Ao termino desse projeto concluímos que a elaboração desta APS nos proporcionou uma vasta gama de conhecimento e aprendizagem no campo de controle pois utilizamos componentes e programação dessa determinada área.
Com a utilização do Arduino e sua programação foi um desafio para maioria da equipe, pois grande parte desconhecia seu funcionamento e utilização, aprofundamo-nos no conhecimento e na utilização da placa protoboard onde a maioria dos componentes eletrônicos foram conectados por intermédio dos cabos jumper.
A elaboração desse projeto foi muito gratificante para equipe, e ficamos muito felizes a cada teste que fazíamos pois sabíamos que estávamos no caminho certo e ainda mais o que é de principal avalia absorvendo conhecimento e aprendendo com os nossos erros.
Erramos muito na conexão dos cabos jumper na placa protoboard mas conseguimos superar nossas dificuldades. Realizamos nossas adaptações no guincho o mais interessante foi a fixação de uma peça de formica lisa na base superior do guincho para que houvesse manos atrito na hora de rotacionar o braço do guincho para ambos os lados.
De fato nossa dificuldade foi para encontrar os servos motores 9g tower pro sg90, pois o mesmo se encontrava com poucas unidades no mercado manauara de componentes eletrônicos e não queríamos encomendar pela internet, pois iria demorar muito, mas ainda bem com conseguimos encontrar as três unidades de servos motores que o projeto da APS necessitava.
Nossa humilde sugestão para melhoria desse projeto é a ampliação do tempo de desenvolvimento pelo fato que nos alunos recebemos a proposta do projeto no meio do período e se o mesmo fosse apresentado aos alunos no inicio do período letivo teríamos mais tempo para trabalhar em cima de novas ideias e melhorias do projeto sugerido. Mas infelizmente a proposta desse projeto de APS chegou aos alunos somente na metade do período letivo, entretanto conseguimos cumprir com o que foi proposto, mas com aquela sensação que podíamos ter feito mais coisas em vista de melhoria e qualidade da APS. 
Cronograma de atividades previstas
A equipe reuniu – se na UNIP no dia 17/04/2017
Na presença de todos os integrantes para divisão das tarefas para elaboração da APS.
Reunião dia 22/04/2017 – Na residência do integrante Iago para pesquisa e elaboração do trabalho escrito com os alunos: Iago, Karim e Patrick.
Dia 22/04/2017 – Os integrantes Anderson, Thiago e Ewerson foram comprar os materiais necessários para a iniciarmos a montagem da estrutura e das partes moveis.
Na data 27/04/2017 – Iniciamos a construção do guincho com os integrantes Anderson, Thiago, Ewerson e Patrick, na residência do integrante Anderson.
Dia 27/04/2017 – Houve a continuação da elaboração do trabalho escrito pelos integrantes Iago e Karim, na residência do integrante Iago.
Dia 27/04/2017 – Iniciamos o desenho técnico utilizando o AUTOCAD 2D feito pelo integrante Arlindo.
Dia 28/04/2017 – Toda a equipe se reuniu na residência do integrante Anderson para concluirmos a parte mecânica do projeto.
Dia 13/05/2017 – Os integrantes Juan e Ewerson iniciaram a montagem da parte eletrônica do Guincho na residência do integrante Anderson.
Na data 13/05/2017 – O integrante Arlindo finaliza o desenho técnico de toda parte mecânica.
No dia 14/05/2017 – Os integrantes Iago e Karim concluem o trabalho escrito.
Em 20/05/2017 – Todos os integrantes da equipe se reúnem na residência do Anderson para instalação do protoboard e para realização da programação do Arduino e finalizamos a parte eletrônica e de programação do projeto.
Dia 21/05/2017 – Testes são realizados do projeto visando o bom funcionamento da parte mecânica, eletrônica e de comando pelos integrantes Iago, Thiago, Anderson e Patrick. 
Dia 31/05/2017 – O integrante Arlindo teve que refazer o desenho técnico do projeto devido problemas técnicos em seu Autocad.
 
Desenhos
Bibliografia
http://www.comofazerascoisas.com.br
http://escoladerobotica.ipcb.pt
https://www.robocore.net 
Orçamento
	
UNIDADE
	
DESCRIÇÃO
	
VALOR UNITÁRIO 
	
VALOR
TOTAL
	04
	Servo motor Sg 90
	15,00 R$
	60,00 R$
	03
	Potenciômetro 
	3,00 R$
	9,00 R$
	04
	Pilhas AA
	3,50 R$
	14,00 R$
	01
	Bateria 9V
	13,00 R$
	13,00 R$
	200
	Palitos de Picolé 
	7,50 R$
	15,00 R$
	04
	Bastão de cola quente
	1,25 R$
	5,00 R$
	50
	Alfinetes
	
	2,50 R$
	01
	Porta Pilhas 
	
	5,00 R$
	01
	Protoboard
	
	25,00 R$
	02
	Cola instantânea multiuso 
	8,50 R$
	17,00 R$
	01
	Arduino UNO rev3
	
	32,00 R$
	
	Total
	192,50 R$