ROBÔ ANTICLISÃO_ESTÁGIO REMOTO_2

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Aluno: Euclides Araújo De Souza Junior – 03104764
 João Marcos De Souza Pinheiro – 03104802 
Curso: Engenharia Mecânica 
Turma: UNN0460109NNA
Projeto e construção de robô anticolisão
Manaus-AM
2021
Euclides Araújo de Souza Junior – 03104764 
João Marcos de Souza Pinheiro – 03104802
Projeto e construção de robô anticolisão
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Estágio, no Curso de Engenharia Mecânica, no Centro Universitário Do Norte (Uninorte).
Prof. Fabiola Bento De Andrade
Manaus-AM
2021
RESUMO
Este trabalho apresenta as características exigíveis para aprender um pouco sobre o extenso mundo da robótica de um jeito estimulante e fácil. Conforme um kit adquirido da robô core, foi feito todo o processo de montagem com um sensor ultrassônico na frontal. O objetivo é relatar como foi feito a montagem mecânica, montagem eletrônica, assim como a instalação dos drives e softwares, primeiros movimentos e o sensor anticolisão em ação.
Palavras-chave: Mecânica, eletrônica, programação, softwares e drives, Arduino.
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO..............................................................................................	4
2	DESENVOLVIMENTO..................................................................................	5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18
2.1	OBJETIVO GERAL.......................................................................................	18
2.1.1 Objetivos específicos.................................................................................	19
2.2	METODOLOGIA............................................................................................	19
2.3	PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS........................................................	19, 20
2.4	RESULTADOS..............................................................................................	21
3	CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.......................................................	22
REFERÊNCIAS.............................................................................................	23
1 INTRODUÇÃO
Também conhecido como protetor, os sensores de proximidade ou distância são de suma importância nos dias de hoje, seja nas grandes linhas de automação industrial ou até mesmo nos objetos usados no cotidiano das pessoas, como os sistemas de segurança de um automóvel. Por meio desse viés, o sensor que foi utilizado possui o funcionamento similar a um sonar, o sensor emite um sinal sonoro não audível e aguarda que o sinal retorne para seu receptor. Calculando o tempo que o som demora para voltar, pode-se descobrir a distância exata em que o anteparo se encontra.
2 DESENVOLVIMENTO
	Orçamento
	DESCRIÇÃO DO PRODUTO
	QUANTIDADE
	VALOR UNI.
	VALOR FINAL
	Placa Julieta V1.0
	1
	199 Reais
	199 Reais
	Cabo USB AB 1.50mm
	1
	8,9
	8,9
	Suporte sensor utrassônico
	1
	6
	6
	Roda Hobby 65mm
	2
	9
	18
	Motor DC 3-6V
	2
	17,9
	35,8
	Esfera deslizante 3/8
	1
	9,5
	9,5
	suporte para 6 pilhas AA
	1
	13,9
	13,9
	Sensor de Refletância QRE
	2
	10
	20
	Sensor utrassônico_HC_SR04
	1
	11,5
	11,5
	Pilhas panasonic 8 unidades
	8
	1.6
	12.8
	Jumper Premium 20 cm F/F
	10
	1
	10
	Fita isolante 3M 18mm
	1
	3
	3
	Parafusos M2.5x16mm
	2
	0,2
	0,4
	Parafusos M3x35mm
	4
	0,52
	2,08
	Parafusos M2.5x20mm
	4
	0,25
	1
	Parafusos M3x8mm
	6
	0,16
	0,96
	Porcas M2.5
	6
	0,14
	0,84
	Porcas M3
	10
	0,15
	1.5
	Espaçadores M3x10mm
	4
	1,5
	6
	Plataforma robótica Falcon
	1
	29
	29
	Jogo de Chaves de Fenda e Phillips
	1
	31,9
	31,9
	 
	 
	VALOR TOTAL
	422,08 REAIS
Montagem da parte mecânica
	
A premissa a ser adotada na construção de um robô é construir a sua parte mecânica. O kit a ser utilizado nessa estruturação faz parte da plataforma Falcon, essa plataforma foi desenvolvida para ser base para as mais variadas aplicações de robótica móvel
01- Materiais utilizados
O nosso projeto é composto por várias peças, dentre elas placas eletrônicas como sensores de coloração, sonoros e a placa julieta (black board3), pilhas etc.
02- Ferramentas utilizadas
	
Nesse protótipo foram utilizadas ferramentas básicas tais como: 2 (duas) chaves Philips com dimensões diferentes, 1 chave de fenda, um alicate de eletricista e uma mini faca de cozinha.
 
02- Montagem 
1º passo: Inicialmente foi montado a esfera que fica localizada na parte frontal inferior. Primeiro, foi feito o encaixe do suporte da esfera A e o suporte da esfera B, em seguida a esfera de metal foi inserida entre ambos, o suporte base B foi adicionado ao conjunto sendo fixados por 2 parafusos m2.5/16mm, utilizando uma chave Philips no local indicado na base inferior da plataforma Falcon. 
 
2° passo: Foi montado os 2 sensores de linha do conjunto. No sensor existem 3 sinais de saída e entrada de corrente que respectivamente são: GND, VCC e OUT que foram plugados por 3 junpers de colorações diferentes, preto para GND, vermelho para VCC e amarelo para o OUT. Após o procedimento nos respectivos sensores, a outra extremidade dos junpers (ao todo 6) foram passadas pelo segundo rasgo frontal da base inferior. Contudo, para fixar os sensores foram utilizados 2 X parafusos M3/08mm e 2 X porcas M3, utilizando uma chave philips e um alicate.
 
3° passo: Para montar o sensor ultrassônico, primeiro o objeto foi posicionado com o barramento para cima e o suporte foi encaixado conforma as dimensões, em seguida foi adicionada as presilhas para fixar o sensor com o suporte dá plataforma. Com quase todas as peças já encaixadas chegou a vez dos jumpers, que dando continuidade, 1 jumper azul para o pino GND, 1 verde para o ECHO 1 azul para TRIG e 1 verde para o VCC.
 
 	4° passo: Na montagem dos motores, começamos pelo motor A, o motor foi pego e posicionado sobre a marcação do suporte com o eixo saindo no furo maior, nos orifícios menores foram fixados os parafusos M2.5/20mm e porcas M2.5, o mesmo procedimento foi feito para o motor B.
 
5º passo: Nesse tópico, começou o procedimento para montar todas a peças na base com intuito de fazer a junção completa da estrutura. Primeiro foi pego o suporte de pilhas, posicionado e acoplado cuidadosamente seus encaixes na base inferior, após isso, os motores foram encaixados com o raio virado para baixo e o gerador para dentro, por ultimo foi possicionado o sensor utrasônico nos rasgos frontais da base inferior.
 
 
	6º passo: Na base superior da plataforma foram fixados 4 espeçadores, que nada mais é o suporte da placa Arduina julieta. Foi posicionado os espaçadores nos seus respectivos furos e fixados com uma porca M3.
 
7° passo: A base topo foi fixada no conjunto sendo nescesário um procedimento que requer paciencia, primeiro foi passado os fios utrassônicos pelo primeiro furo superior, em seguidas os fios dos sensores de linha pasaram pelo segundo furo, isso facilitou a identificação dos fios na horas da montagem eletrônica, por útimo os fios dos motores e do suporte de pilhas foram passados pelo suporte maoir. Feito isso, o topo da plataforma com o restante dos compoentes foram encaixados e parafusados com 4 parafusos M3/35mm 4 porcas M3, para fixar todo o conjunto. 
 
8° passo: Foi observado o perfil de encaixe entre o motor e a roda, em seguida foram alinhados e encaixados corretamente, sendo assim concluindo o utimo procedimento da montagem mecânica, com as rodas encaixadas nos seus devidos lugares.
Montagem eletrônica
Placa julieta	
O coração do robô é a placa Julieta. Ela faz a corrente elétrica fluir das pilhas aos motores, a partir da programação que iremos desenvolver. Ela recebe os sensores, possui botões e é extremamente versátil para projetos robóticos, não só para robôs móveis como braços robóticos, hexapods, etc. Vamos conhecer um pouquinho melhor essa excelente plataforma.
A placa Julieta foi desenvolvida para ser a opção mais versátil possível para aplicações em robótica. Ela conta com um barramento de entradas/saídasno padrão de 3 pinos para que você possa facilmente conectar sensores, módulos, servo motores, etc. Além disso, um chip de Ponte-H integrado, permite que você controle motores de forma independentes enviando até 2A de corrente para cada um.
Um breve tour pela placa
· USB B: conector USB por onde a placa é programada e se comunica com o computador.
· LEDs RX/TX: indicam comunicação na porta USB. Normalmente piscam rapidamente quando a placa é reprogramada ou quando existe uma comunicação entre a placa e um computador.
· LED Status: conectado ao pino 13 da placa, esse LED pode indicar se o código foi carregado e se está rodando. Também é bastante utilizado para fins gerais.
· Interface I2C: conector no formato IDC, disponibiliza os pinos A4 (SDA) e A5 (SCL) permitindo a fáceis conexões com dispositivos I2C.
· Pinos Digitais: barramento que contém os pinos digitais da placa. Cada pino é disponibilizado em um conector de 3 pinos que contém também um pino de GND e 5V.
· Seletor dos Motores: jumpers responsáveis por conectar os pinos do microcontrolador da Julieta aos pinos do chip de Ponte-H integrado (ENA - D5, ENB - D6, INA - D7 e INB - D8).
· Motor 2: saída para o motor 2. Pode acionar uma carga total de até 2A. Controlado pelos pinos D6 e D8 (PWM e Direção, respectivamente).
· ICSP: conector para gravação utilizando programador externo. Também disponibiliza os pinos do barramento SPI da placa.
· Motor 1: saída para o motor 1. Pode acionar uma carga total de até 2A. Controlado pelos pinos D5 e D7 (PWM e Direção, respectivamente).
· Chave Liga/Desliga Motores: chave de habilitação e desabilitação dos motores. Obs: esta chave não desliga a parte lógica da placa, ela apenas impede que a corrente elétrica vá para os motores.
· VIN: entrada de tensão da bateria ou fonte de alimentação dos motores.
· Proteção Contra Polaridade Reversa: um led vermelho é aceso quando a fonte de alimentação é conectada com a polaridade invertida.
· Pinos Analógicos: barramento que contém os pinos de entrada analógica da placa. Cada pino é disponibilizado em um conector de 3 pinos que contém também um pino de GND e 5V.
· Botões de Usuário: dois botões para uso geral nos pinos A0 e A1. Deve-se habilitar os resistores de pull-up internos da placa para sua utilização.
· Botão Reset: retorna o fluxo do código na placa para o início quando pressionado. Este botão não apaga o código da placa.
· Pinos de Alimentação: disponibilizam pinos com GND, 3.3V, 5V e VIN para uso geral.
· LED ON: indica que a placa está energizada. Quando aceso, indica que a bateria/fonte ou o cabo USB está conectado.
· Conector para FTDI: permite utilização de um conversor USB-Serial externo caso o FTDI da placa seja danificado.
Um detalhe importante: os motores ligados à Julieta só irão funcionar caso haja alimentação por bateria ou fonte externa. A alimentação recebida via cabo USB fará apenas com que seja possível a programação da placa. Por segurança, os motores não irão funcionar se a placa estiver alimentada apenas via cabo USB.
Sensor de Linha
O sensor de distância ultrassônico possibilita que seu robô não só detecte um objeto posicionado à sua frente, como também a distância exata desse objeto até a frente de seu robô. Com funcionamento similar a um sonar, o sensor emite um sinal sonoro não audível e aguarda que o sinal retorne para seu receptor. Calculando o tempo que o som demora para voltar, pode-se descobrir a distância exata em que o anteparo se encontra.
	Concluindo montagem eletrônica 
1º passo: Inicialmente na montagem dos componentes eletrônicas o primeiro sensor a ser conectado foi o sensor de distância, em que, o Pino GMD do sensor ligava no pino GND na placa, seguindo essa lógica, atribuímos o primeiro pino a ser citado sendo do sensor e o segundo pino da placa, teremos: VVC faz ligação com o 5V, ECHO com D2 e o TRIG com o D3 da placa, com isso o sensor de distância foi ligado corretamente a placa julieta.
	2° passo: Dando continuidade na conectividade dos sensores o próximo foi o sensor de linha. O pino GND do sensor também foi ligado ao GND da placa, o VCC foi ligado ao 5V, OUT esquerdo no A2 e OUT direito no A3.
3° passo: Agora foi a vez dos mores. Consistiam em M1 (esquerdo) e M2 (direito), em que possuíam 1 fio preto para positivo e vermelho para negativo, após a decodificação, as ligações de ambos foram realizadas diretamente na placa.
4° passo: Por último e de suma importância foi realizada ligação da fonte de energia (compartimento de pilhas), em que o fio vermelho ligava no terminal negativo e o preto no terminal positivo.
 
 	Softwares e drives
	No sistema do Windows, foi instalada a versão mais recente do ambiente de desenvolvimento IDE, onde todos os códigos de comando foram desenvolvidos. Após instalar programa no sistema operacional do Windows, foi necessário instalar o drive da placa julieta pois o computador não foi capaz de reconhecer a placa sem o drive. O próximo e último passo foi instalar a biblioteca FalconRobot no Arduino IDE, pois assim facilitaria na hora da programação e comados do protótipo pois contém exemplos e funções a serem testadas e desenvolvidas. 
Programação anticolisão
	
Com a placa conectada na porta na porta USB COM3 do computador. Tivemos a certeza que o mesmo fez o reconhecimento da placa Arduíno, após isso a próxima etapa foi fazer os testes para averiguar se o protótipo estava normal através dos seguintes comandos no programador: Arquivo->Exemplos->RoboCore Falcon Robot->Exp1_HelloWorld. Felizmente todos os comandos funcionaram perfeitamente, em seguida precisamos determinar uma condição com base nas leituras, para que o robô tome uma decisão. Neste caso, como o propósito é que o robô mude de direção se chegar próximo a objetos, a condição é que se a distância lida for menor que 20cm, devemos parar e girar para um lado (escolhemos direita). o comando dado ao robô tomar suas próprias decisões(autônomo) e se configurar como robô anticolisão foi:
	
2.1 OBJETIVO GERAL
O robô Arduíno Anticolisão é um projeto que será desenvolvido pelos alunos do 9º módulo do curso de Engenharia mecânica Faculdade de engenharia da Uninorte, com o objetivo de utilizar todos os conhecimentos que já foram adquiridos no decorrer do curso. O seu principal objetivo é fazer com que o robô desvie dos obstáculos. O robô terá sensores de posição para que ele não venha a colidir com algum obstáculo, onde serão programados através da placa Arduíno. Este sensor de distância ultrassônico possibilita que seu robô não só detecte um objeto posicionado à sua frente, como também a distância exata desse objeto até a frente de seu robô. Para a construção do projeto na parte mecânica será utilizado a plataforma robótica Falcon.
2.1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
– Escopo; 
– Esboço do projeto;
 – Projeto final;
– Montagem eletrônica;
 – Programação Arduíno;
 – Montagem mecânica;
 – Testes; 
– Ajustes finais
– Anticolisão
2.2 METODOLOGIA
Um dos primeiros passos para desenvolver um robô anticolisão é construir a estrutura mecânica, elétrica e com softwares. Vamos contar com materiais que nos permita variadas aplicações de robótica móvel, a base conta com diversas furações para fixação de sensores, módulos e expansões. Tudo isso feito em um material resistente a impactos, e com várias possibilidades dependendo da imaginação, tornando ela uma plataforma versátil e durável e em seguida veremos como montá-la.
2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Fazendo o led da placa piscar:
	Após abrir a IDE do Arduino, foi acessado Arquivo->Exemplos->RoboCore Falcon Robot->Exp1_HelloWorld, feito isto, o código do programa apareceu na tela do ambiente de desenvolvimento do aplicativo, após carregar o código para a placa julieta, começou a piscar rapidamente, exatamente 2x por segundo.
Movendo o robô para frente:
	Foi verificado se os motores e a placa estavam devidamente conectados, com a placa conectada com o computador e vinculada com o software, foram feitos os seguintes comandos; Arquivo->Exemplos->RoboCoreFalcon Robot Library->Exp2_1_DriveForward, após o comando ser carregado as rodas começaram a girar.
Fazendo curvas:
	Após fazer todos os procedimentos anteriores, porém com um código diferente que foi utilizado de; Arquivo->Exemplos->RoboCore Falcon Robot Library->Exp2_1_DriveForward, quando acionado as rodas começaram a girar em sentido contrários.
Detectando obstáculos:
	Nesse exemplo iremos simplesmente ler e imprimir os valores do Sensor Ultrassônico para compreender melhor seu funcionamento, para isso foi utilizado a biblioteca FalconRobot responsável por obter o tempo de resposta do sensor e calcular a distância. Foram feitos os seguintes procedimentos;
Arquivo->Exemplos->RoboCore Falcon Robot Library->Exp5_1_DeviatingObstacles, em seguida acionou-se o comando para carregar o código.
2.4 RESULTADOS
Após o fim de todos os experimentos necessário, constatou-se que tudo estava funcionando normalmente de modo que o código final possa ser utilizado sem restrições.
A medida em que o código final foi programado, no qual possui a função anticolisão o robô sempre se movimentará para a direita quando se aproxima à uma distância de aproximadamente 20 cm de um objeto ou obstáculo.
Em alguns momentos, dependendo da velocidade que o robô está, ao mandá-lo parar, ele levará um certo tempo até que pare totalmente, pois mesmo ao desligar os motores, o robô tenderá a se mover um pouco mais por conta da inércia.
Como a característica do sensor se baseia no comportamento de ondas sonoras o sensor possui algumas limitações. Uma que podemos observar é quando mede a distância de objetos angulados, pois, quanto mais angulado o obstáculo maior é a dificuldade que a onda ultrassônica tem para retornar ao receptor, este efeito ocorre por que objetos muito angulados desviam a trajetória das ondas sonoras. 
	
3 CONCLUSÃO
Com isso, concluímos que os resultados que obtivemos, tanto a plataforma Arduino em geral e também a parte mecânica e elétrica, inclusive do programa podem ser usadas em áreas de pesquisas, podemos ver que são áreas de grande relevância e relacionadas ao estudo de automação industrial, que é bastante voltada para o crescimento e desenvoltura profissional. Isso fica evidente pelos crescentes números de projetos que executam tarefas previamente realizadas pelo homem e controlam sequencias de operações sem a intervenção humana.
REFERÊNCIAS
https://www.ati-ia.com/pt-br/products/collision_sensor/robot_collision_sensor.aspx
https://www.robocore.net/kit-arduino/kit-iniciante-para-robotica
https://www.robocore.net/tutoriais/kit-iniciante-robotica-eletronica
www.microsoft.com/pt-br/p/arduino-ide/9nblggh4rsd8?ocid=badge&rtc=1&activetab=pivot:overviewtab
https://www.dobitaobyte.com.br/robo-seguidor-de-linha-com-falcon/