APS BRAÇO MECANICO -

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UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA
CURSO ENGENHARIA MECÂNICA
Atividades Práticas Supervisionadas
“BRAÇO ROBOTICO”
São Paulo
2014
COMPONENTES DO GRUPO
Joice dos Santos Borges – T274125
Jamilly Souza da Silva –C251AH1
Danylo Amaral Oliveira-C050385
Karina Ferreira- C273AF9
São Paulo
2015
Sumário
UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA	4
COMPONENTES DO GRUPO	5
1-	INTRODUÇÃO	7
2-	OBJETIVO	8
3 - DESENVOLVIMENTO TEÓRICO DO ASSUNTO	9
4 - MATERIAIS UTILIZADOS	10
5 – CÁLCULOS UTILIZADOS	11
6 - DESENHO TÉCNICO DO BRAÇO ROBÓTICO,) E ELÉTRICO (ELETROÍMÃ).	13
7 - ETAPAS DE CONSTRUÇÃO	15
8- RESULTADOS DOS TESTES PRELIMINARES	20
9- PLANILHA DE CUSTO DO PROJETO	21
10 – CONCLUSÃO	22
11 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	23
12 - ANEXOS	24
1- INTRODUÇÃO
Este trabalho tem como finalidade a construção de um braço robótico com Eletroímã, sendo como base conhecimentos aplicados a fundamentos físicos para tal construção. Ressaltando os cálculos necessários apresentados a seguir e informações importantes para a construção da parte Hidráulica do Guindaste utilizando os conceitos de Pascal e para o eletroímã a lei de Biot-Savat. Ressaltando que o design, a construção e a dinâmica deste projeto foi uma junção dos conhecimentos aplicados as matérias: (estática dos Fluidos), campo magnético e  indução (eletricidade básica), cálculos de braço (cinemática dos sólidos), sem deixar de levar em consideração os padrões impostos no manual da APS para a construção do mesmo.
Muitos líquidos podem ser considerados incompressíveis, ou seja são fluidos que não podem se comprimir, logo apresentam forças reativas às forças de compressão através de variações imperceptíveis no espaçamento entre suas moléculas.
"O acréscimo de pressão exercida num ponto em um líquido ideal em equilíbrio se transmite integralmente a todos os pontos desse líquido e às paredes do recipiente que o contém."
O Guindaste hidráulico apresentado foi construído a partir da lei de Pascal, conforme citado acima, utilizamos fluido incompressível para melhor funcionamento do sistema.
	
2- OBJETIVO
Projetar e construir um prototio guindaste hidráulico com seringas, que permita o levantamento e transporte de uma massa padrão para posições pré-estabelecidas no manual da APS. O braço do guindaste deverá conter um eletroímã, com chave de comando para o seu funcionamento. 
O Campo de prova deve ser fornecido pelo grupo, o guindaste deve ser montado sobre uma base com as devidas marcações para a pista de prova, conforme figura abaixo. 
Sua principal função é movimentar um corpo de prova fornecido pela universidade nos pontos indicados no manual da APS.
3 - DESENVOLVIMENTO TEÓRICO DO ASSUNTO 
O primeiro Guindaste Hidráulico que se tem noticia foi criado por Sir William George Armstrong em 1846, Armstrong era um hábil pescador, e em certa ocasião, quando pescava no rio Dee, Dentdale, nos montes Peninos, viu uma roda d'água em ação, fornecendo energia para uma pedreira de mármore. Armstrong percebeu que grande parte da energia gerada estava sendo desperdiçada e quando retornou a Newcastle, projetou um motor giratório alimentado por energia hidráulica, cuja construção se deu na oficina de seu amigo Henry Watson em High Bridge. Infelizmente, o motor despertou pouco interesse. Armstrong, posteriormente, desenvolveu um motor a pistão em vez de um giratório e considerou que aquele poderia ser mais adequado para ser utilizado em um guindaste hidráulico. Em 1846, seu trabalho como cientista amador foi reconhecido ao ser eleito membro da Real Sociedade de Londres.
Em 1845, um projeto foi posto em ação para fornecer água encanada de reservatórios distantes para as famílias de Newcastle. Armstrong estava envolvido neste projeto e propôs para a Newcastle Corporation, que utilizasse o excesso de pressão da água encontrado na parte mais baixa da cidade para alimentar um guindaste portuário da região de Quayside especialmente adaptado por ele. Armstrong afirmou que seu guindaste hidráulico poderia descarregar os navios mais rapidamente e com custo mais barato do que os guindastes convencionais. A Newcastle Corporation concordou com a sugestão, e a experiência se mostrou tão bem sucedida que mais três guindastes hidráulicos foram instalados em Quayside.
O sucesso de seu guindaste hidráulico levou Armstrong a considerar a criação de uma empresa para fabricar guindastes e outros equipamentos hidráulicos.
4 - MATERIAIS UTILIZADOS
Para a construção do guindaste hidráulico com seringas foram utilizados os matérias relacionados abaixo.
4.1 – FERRAMENTAS UTILIZADAS PARA EXECUÇÃO
· 01 – FURADEIRA MANUAL 
· 01 – LIXADEIRA MANUAL
· 01 – PARAFUSADEIRA
· 01 – SERRA TICO-TICO
· 03 - BROCA PARA MADEIRA
· 01 - SERRA PARA MADEIRA
· 01 – SERRA TIPO COPO
· 01 – FERRO DE SOLDA
4.2 – MATERIAIS UTILIZADOS NA CONSTRUÇÃO DO SISTEMA HIDRAULICO
· 02 PACOTES – MANGUEIRA PARA AQUARIO SILICONE - 4MM X 2 METROS
· 02 PEÇAS – CONEXÃO DE MANGUEIRA PARA AGUARIO TIPO “T”
· 06 PEÇAS – SERINGA DESCARTAVEL - 60 ML 
· 02 PEÇAS – SERINGA DESCARTAVEL - 20 ML
· 02 PEÇAS – SERINGA DESCARTAVEL - 10 ML
· 02 PACOTES – COLA TIPO EPOXI LIQUIDO – ARALDITE SECAGEM 10 MIN
· 0.5 METROS – CANO DE PVC
· 05 PEÇAS – PARAFUSO TIPO “L”
4.3 – MATERIAIS UTILIZADOS PARA A CONSTRUÇÃO ESTRUTURAL
· 01 PEÇA – PLACA DE MADEIRA TIPO COMPENSADO 500X450X20MM
· 03 METROS – SARRAFO DE MADEIRA 5MM 
· 10 PEÇAS – PARAFUSO AUTO BROCANTE 4,8 X16 MM
· 01 PEÇA – BARRA DE FERRO REDONDO MACIÇO 4 MM X 200MM
· 10 PEÇA – PRESILHA PLASTICA T 18R
· 01 PACOTE – COLA DUREPOX SOLIDA
· 02 PACOTES – COLA TIPO EPOXI LIQUIDO – ARALDITE SECAGEM 10 MIN
· 01 PEÇA - ROLAMENTO DE ESFERA 
· 01 PEÇA – BARRA DE FERRO MACIÇO Ø 15 MM
· 01 PEÇA – CHAPA DE AÇO GALVANIZADO DOBRADA (TAMPA DO CONTROLE)
· 01 LATA – TINTA EM SPRAY - PRETO FOSCO
· 01 LATA – ¼ DE TINTA ESMALTE SECAGEM RAPIDA – AMARELO
· 01 LITRO – THINNER DILUIÇÃO 
· 04 PEÇAS – LIXA GRÃO 180 PARA MADEIRA
4.4 – MATERIAIS UTILIZADOS PARA A CONSTRUÇÃO DO ELETROIMÃ
· 2,5 METROS – FIO FLEXIVEL 1,5 MM - AZUL
· 01 PEÇA – BOTÃO COMUTADOR 2 POSIÇÃO + BLOCO DE CONTATO NF
· 01 PEÇA – BOBINA ( ELETROIMÃ)
· 01 PEÇA – BATERIA RECARREGAVEL 12 VOLTS
· 1,0 METRO – ESTANHO PARA SOLDA
5 – CÁLCULOS UTILIZADOS 
 5.1 - CÁLCULOS PARA A CORRENTE
Tem-se que Peso é igual a Força Magnética 
(P=Fm)
E que força Magnética é igual a corrente elétrica (I), Distancia (L) e Campo de indução (B)
Fm = I.L.B
Para achar a corrente utiliza-se a 2º lei de Ohn (U=R.I) ou (I=U/R)
Lei de Biot-Savart. A intensidade do campo e a distância que ele atingirá a partir do eletroímã dependerão da intensidade da corrente aplicada e do número de voltas da espira, ou seja, a passagem de corrente elétrica por um condutor produz campos magnéticos nas suas imediações e estabelece um fluxo magnético no material ferromagnético envolto pelas espiras do condutor. A razão entre a intensidade do fluxo magnético concatenado pelas espiras e a corrente que produziu esse fluxo é a indutância. Para achar o campo de Indução (B) utiliza-se a Lei de Biot Savat :
B=(N.I)/(2R)
Onde
I é a corrente
R é o Raio da Bobina, Haste de metal.
é a constante 4.10^-7
N é o numero de voltas
5.2 - CÁLCULO PARA A PRESSÃO NO SISTEMA HIDRÁULICO
Utilizando-se o Principio de Pascal ‘’ Pressão aplicada a um Fluido enclausurado é transmitida sem atenuação a cada parte do fluido e para as paredes do reservatório que o contém. ’’ Ou seja, se aumentarmos a pressão em um ponto do fluido, esta será sentida em todo e qualquer ponto com a mesma intensidade, a pressão será transmitida para todo o sistema. Líquidos podem ser considerados incompressíveis, logo apresentam forças relativas às forças de compressão- Com este conceito produz a parte hidráulica de guindastes, carros, prensas, travões, direção hidráulica e amortecimentos, caixas d’água e barragens.
Temos:
P=F/A ou F=P.A
Onde:
P é a pressão aplicada
F é a força
A é a área onde é distribuída a pressão
 (
Esquema elétrico
)
6- ETAPAS DE CONSTRUÇÃO
6.1 - CONSTRUÇÃO DO GUINDASTE HIDRÁULICO 
Como escopo do projeto e os materiais relacionados, iniciamos a confecção das peças, montagem e construção do guindaste Hidráulico. Os materiais, designer e a forma construtiva são de livre escolha do grupo.
Inicialmente desenvolvemos a fixação do sistema de rotação do guindaste, o mesmo deve rotacionar 90º , introduzimos na haste principal do sistema um eixo de aço acoplando um rolamento na sua extremidade inferior, fixa junto a base do campo de prova. O sistema hidráulico de rotação é fixo na base do campo de prova e na lateral da haste principal com parafuso tipo “L”, conforme ilustrado na imagem abaixo:
Figura 1
Posteriormente foram montadas as demais hastes estruturais do guindaste já pintadas e fixadas os canos para a instalação do sistema hidráulico das articulações.
 (
Figura 2
)	
Cada articulação recebera um sistema hidráulico independente, interligados no controle com mangueiras e seringas de acionamento.
Para o levantamento do conjunto foi fixado na haste principal uma seringa com capacidade de 60 ml, nas demais articulações foram inseridas duas seringas de 20 ml e duas de 10 ml.
 (
Figura 4
)
Nas Imagens acima indicamos o cilindro que é responsável pelo içamento conforme indicado na figura 4 do braço robótico. O cilindro responsável pela rotação indica na figura 5 do conjunto tem o objetivo de rotacionar até 90º para o deslocamento dos pontos estabelecidos no manual.
Conforme detalhes abaixo: utilizamos cilindros de 10 ml para a articulação do eletroímã fixados na lateral das hastes figura 6, na figura 7 articulamos o conjunto com cilindros de 20 ml com o objetivo de içamento do corpo de prova.
 (
Figura 7
)
 (
Figura 6
)	
7.1.1 – CONSTRUÇÃO DO SISTEMA DE CONTROLE
O Sistema de controle do conjunto foi projetado com controle independentes, para cada movimento é utilizado um cilindro de 60 ml conforme imagens abaixo. Na extremidade do controle temos o chave de ligação do eletroímã, o acabamento é feito com chapa metálica fechando os componentes hidráulicos e eletrônicos.
 (
Figura 9
) (
Figura 8
)
FUNCIONAMENTO
No braço mecânico cada articulação foi montada com base em três cilindros, a força (em Newton) produzida pelo cilindro menor é proporcional a sua área, ou seja, quando o cilindro é pressionado para o outro êmbolo, a força aplicada neste é proporcional à área do fluido (água).
O principio de Pascal é uma aplicação tecnológicas mais interessantes na definição de aparelhos hidráulicos, com esta função pode-se multiplicar a força muitas vezes, apenas dependendo de área de sua aplicação, e direcionando as forças para diferentes movimentos como, horizontal e vertical.
 (
Figura 10
)
 (
Figura 11
)
7.2 – CONTRUÇÃO DO ELETROÍMÃ
Com o material necessário para a construção do eletroímã, iniciamos enrolando o fio de cobre ao redor do corpo metálico cobrindo toda sua superfície, ao final deixar 20 cm de fio para conectar o sistema responsável pela transmissão de energia. O Cobre deve estar exposto sem isolamento para que o principio de funcionamento do eletroímã seja eficiente.
De acordo com o esquema elétrico desenvolvido alimentar a bonina de fio de cobre (eletroímã) com a corrente eletrica da bateria e interligar a chave botão comutadora para acionamento do sistema.
 (
Figura 12
) (
Figura 13
)
 FUNCIONAMENTOS DO ELETROÍMÃ
Sempre que passar corrente elétrica em um fio existira um campo eletromagnético, ou seja, o fio é transformado em um imã causado um campo magnético circular na base de ferro, este principio é utilizado somente para um fio, mas ao ser enrolando varias vezes o campo magnético terá sua força aumentado e será direcionado em direção do suporte de metal, transformando assim em um grande imã.
8- RESULTADOS DOS TESTES PRELIMINARES
Os testes realizados foram satisfatórios, o protótipo rotacionou e articulou nos pontos pré estabelecidos pelo manual, um corpo de prova foi adaptado para a execução dos movimentos, o que provou a capacidade do eletroímã em deslocar o objeto nos pontos indicados.
O protótipo do guindaste atingiu os requisitos mínimos e mostrou eficiência e eficácia no projeto desenvolvido.
Sendo assim concluímos o desenvolvimento e montagem do mesmo. 
9- PLANILHA DE CUSTO DO PROJETO
10 – CONCLUSÃO
Era esperado que o projeto Braço Mecânico conseguisse movimentar objetos na vertical e na horizontal, aplicando uma pequena força na seringa com diâmetro menor, assim transmitindo a pressão através do fluido (água) para a seringa de diâmetro maior no intuito de ter um aumento de força.. Assim possibilitou movimentar pequenos objetos utilizando uma força menor..
Basicamente para um bom sucesso no protótipo são influenciados muitos fatores, como o material a ser utilizado, tomar cuidado para que o ar não entre nas mangueiras de equissoporo para não perder pressão. A forma que tivemos que montar um projeto sem deixar de levar em consideração as normas impostas, o formato do guindaste, os cálculos para obtenção de máximo aproveitamento da parte hidráulica garantindo o sucesso do nosso projeto.
Sendo assim obtivemos um bom conhecimento construtivo que será acarretado durante o processo de formação da nossa carreira, desde o trabalho em grupo e a formação de varias ideias que foram essências para a decisão do melhor projeto.
11 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	
GUINDASTE, Como Fazer um robô Hidráulico. Experiência de Hidráulica. Disponível em < https://www.youtube.com/watch?v=sft0OzAC8gw> Acesso: 05/11/2014.
LAURICELLA, Arduino. Dinâmica dos Sólidos. 2ed. São Paulo. ISBN 2014.
LAURICELLA, Arduino; BRITO, Brasílio. Complementos de Física. 1. Ed. São Paulo. ISBN 2014.
SANTOS, Thais; FERREIRA, Pedro. Fenômenos de Transporte.1. Ed. São Paulo. ISBN 2014.