combate de robots
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COMBATE DE ROBOTS Responsável do Projecto: Guilherme Ferreira (Estudante do Curso de Formação Profissional de Mecatrónica) 2009 Equipa X-BOT ÍNDICE I - Introdução………………………………………………....p.3 II – Fundamentos da concepção do robot X-BOT …….p.5-11 III- Anexos………………………………….……….…...p.11-14 IV-Fontes/Bibliografia…………………………………...p.15 2 Equipa X-BOT I - INTRODUÇÃO O combate de robots é uma actividade consagrada em várias partes do mundo, sendo considerada por muitos um desporto, que envolve conhecimentos nas áreas da tecnologia, engenharias (mecânica, electrónica e computação) e máquinas. Neste sentido, é uma actividade onde a tecnologia está aliada à diversão. A primeira competição envolvendo confronto entre robots foi a Design 2.007, que ocorre anualmente desde 1970 no Massachusetts Institute of Technology (MIT). O sucesso desta competição inspirou a criação da primeira competição de robots, organizada pela fundação For Inspiration and Rcognition of Science and Technology (FIRST), no ano de 1992. Actualmente, é uma actividade consagrada nos Estados Unidos da América e no mundo, já com duas competições principais exibidas ao vivo em programas de TV norte-americana e britânica: a BattleBotz e a Robot Wars, ambas com seis anos de existência. Foram veiculadas, ainda, diversas matérias na imprensa sobre o assunto, em revistas e jornais, tais como: World Magazine´s, Wired, Digital World, NYTimes e National Geographic. As tecnologias envolvidas na construção de robôs de combate são aplicáveis em diversos sectores, tais como: indústria de energia e petróleo, medicina, robôs de busca e salvamento, sistemas para deficientes físicos e robôs anti-bombas. De uma forma geral, competições como estas estimulam a criatividade e permitem que membros participantes apliquem na prática conhecimentos de matemática, física, mecânica, electrónica e computação. 3 Equipa X-BOT Em Portugal, este desporto só à relativamente pouco tempo começou a ser divulgado e a ganhar adeptos. Contudo, existe a necessidade de transmitir mais informação para que se adquira ou aprimore as técnicas inerentes à construção de robots bem como estimular a criação de um maior número de equipas de competição. Para além disso, a tecnologia é fundamental para o desenvolvimento de qualquer país e, como já foi referido anteriormente, esta actividade conjuga o lazer com o saber técnico. Neste contexto, surge a equipa – X-BOT, voltada directamente para os combates de robots, que tem como ambição contribuir para a divulgação e implementação desta actividade aplicando as novas tecnologias, à semelhança do que se faz já noutros países há vários anos. Acreditamos que tal iniciativa promova o conhecimento e desenvolvimento das tecnologias, em Portugal e que envolva os estudantes e técnicos do ramo das engenharias (sobretudo nas áreas da electrónica, mecânica e computação) numa actividade que facilite o desenvolvimento das suas competências e que sirva para divulgar e dignificar a - Era dos Robots, junto das instituições e empresas que abracem este projecto. Seguidamente, serão descritos os fundamentos da concepção de um robot pela equipa X-BOT. 4 Equipa X-BOT II- Fundamentos da concepção do robot X-BOT A organização de uma competição de robots implica, necessariamente, como em qualquer outro desporto, o estabelecimento de regras bem definidas ao nível da concepção dos robots. Classe de peso A primeira etapa na concepção de um robot, passa por se definir a classe de peso, sendo que oficialmente existem cerca de 15 categorias de peso (desde as 35g até 176,9Kg). Entre todas as categorias, as que mais se destacam pela competividade são: hobbyweight (5,44Kg), featherweight (13,6Kg), lightweight (27,2Kg) e a middleweight (54.4Kg). A equipa X-BOT seleccionou a categoria featherweigh, para a concepção do seu robot, uma vez que os materiais utilizados estão a melhor alcance quer físico quer financeiro. Tipo de robot O robot X-BOT será do tipo vertical spinner, que é um tipo de robot que ataca os adversários com uma barra ou disco de grande diâmetro (que gira a alta velocidade, num plano vertical). 5 Equipa X-BOT Etapas na construção do robot X-BOT A concepção do presente projecto, com início no ano de 2008, teve aproximadamente a duração de doze semanas, colocando em prática os saberes adquiridos ao nível das novas tecnologias e acompanhando a evolução ao nível dos materiais que vão sendo implementados no mercado, essenciais na construção do robot. No entanto, considera-se que não é um projecto acabado, uma vez que o objectivo é aperfeiçoar quer as técnicas quer os materiais utilizadas na sua construção. A equipa X-BOT, está apta à mudança e inovação. - Primeira Etapa - Esboço: Foi desenhado e esboço do robot X-BOT em 3D e definidos os parâmetros: Peso (13,6Kg), Comprimento (350mm), Largura (440mm), Altura (70mm, com diâmetro das rodas 100mm) e Barra (200mmX60mmX30mm). Esboço do robot X-BOT 6 Equipa X-BOT - Segunda Etapa - Mecânica: Selecção dos Materiais A estrutura do robot X-BOT é totalmente fresada e torneada em alumínio aeronáutico (Al 7075,), material de exímia qualidade e fiabilidade para este tipo de modalidade. É um material utilizado em peças de avião e máquinas submetidas a altas tensões mecânicas. As suas características, são: - Peso específico (g/cm3): 2,83 - Dureza Brinell HB: 130-150 - Módulo de elasticidade (MPa): 72000 As placas de aluminio foram unidas por parafusos M5 (da classe 8.8), suportando 800N/mm2 de tensão de tracção, com um aproveito de tracção de 80% e um limite elástico de 640N/mm2 ou 64Kg/mm2. Placas de alumínio do robot X-BOT A selecção deste material permite utilizar a própria estrutura como protecção, poupando peso e fazendo com que o robot seja mais compacto e rígido. Locomoção do robot A locomoção do robot X-BOT é feita com recurso a quatro motores eléctricos de 12v, utilizados em berbequins. Motor de locomoção do robot X-BOT 7 Equipa X-BOT Uma das vantagens desta aquisição, é que na compra de uma peça única se adquire, em simultâneo, o motor, a caixa redutora, a bateria e o carregador. Rodas e junções As rodas utilizadas no robot X-BOT possuem de diâmetro 100mm e o robot XBOT tem de altura 70mm, tendo em conta que estão posicionadas a 35mm de altura (a partir da zona inferior do robot, com uma margem de 15mm de altura do solo, que é a altura recomendada). Um robot quanto mais altura possuir mais vulnerável fica em combate, uma vez que tem uma maior probabilidade de voo e consequentemente, queda. Rodas e junções do robot X-BOT É de salientar, que no solo podem estar presentes irregularidades, o que impede o robot de se fixar eficazmente no solo, como se pretende. Como as condições de combate podem ser adversas, o tipo de roda tem de ser cuidadosamente seleccionado, já que o atrito é crucial em qualquer tentativa de movimento. A aquisição das rodas, foi uma das maiores preocupações da equipa X-BOT, uma vez que estas são cruciais na locomoção adequada e eficaz do robot. Foram, igualmente, confeccionadas quatro junções em alumínio (com o intuito de optimizar a relação pesoXresistencia), para acoplamento das rodas nos eixos dos motores. 8 Equipa X-BOT Arma O robot X-BOT está munido de um robusto e eficaz sistema de defesa. No seu ataque utiliza uma barra de alumínio 7075 (com 200mmX60mmX30mm), com uma massa de 1Kg, a girar aproximadamente 3.000 rpm (50 voltas por segundo). Arma do robot X-BOT A barra possui dois dentes em aço têmpera, fixados com quatro parafusos M5 (8.8 cada dente), a fim de garantir o melhor desempenho possível. Todo o sistema da arma foi concebido, tendo em conta as bases de mecânica no que diz respeito aos cálculos da tensão dos materiais, das relações da transmissão Arma do robot X-BOT entre polias, do alinhamento entre rolamentos e eixos e do dimensionamento de cavaletes Este tipo de fabricação permite ao robot X-BOT alcançar um alto nível de impacto e desenvolver sistemas defensivos capazes de os suportar. A transmissão é feita por correia em “V”, com uma relação de transmissão de 3:1, ou seja, pretende-se que a velocidade angular da polia fixada na barra seja três vezes menor que a velocidade no eixo do motor. Em compensação, o momento (M) na polia da barra será três vezes maior que no eixo do motor. 9 Equipa X-BOT - Terceira Etapa - Electrónica: Sistema eléctrico O sistema eléctrico do robot X-BOT é dividido em 2 partes: o sistema de comando (receptor e variadores de velocidades com PWM) e sistema de potência (baterias, interruptores e cabos). Sistema de comando O sistema de comando do robot XBOT é feito a partir de um rádio de aeromodelismo, com seis canais a funcionar com 35Mhz. Este equipamento envia o sinal em FM para o receptor, o qual transforma as ondas em sinais PPM (Pulse Position Modulation). Estes, por sua vez, são enviados para os variadores de Variadores de velocidade velocidade que os transformam em PWM (Pulse Width Modulation). O método supra referido, é um dos mais sofisticados e conhecidos para controlar a velocidade de um motor de corrente contínua, uma vez que permite obter o controlo total desde os 0% e os 100% (como se fosse um acelerador), tornando a condução mais eficiente e fazendo a diferença nos segundos decisivos. 10 Equipa X-BOT Sistema de potência A fonte de toda a energia que o robot X-BOT precisa durante o funcionamento é fornecida por um pack de 10 células de NiCd 1800mAh em serie, formando 12v e 1800mAh, sendo descarregada a 10C, o qual fornece 18 amperes contínuos por 6 minutos. Sistema de potência do robot X-BOT Os cabos seleccionados para a fiação do robot X-BOT possuem secção de 2.5mm2. III- Anexos Orçamento Como em qualquer projecto, há custos relacionados, e o que impede a equipa X-BOT a proseguir com seus projectos não somente nos robots de combate é o orçamento curto de que dispõem. Mas como o objectivo principal da tecnologia é sempre construir o melhor ao preço mais baixo, é isso que a equipa X-BOT tem feito ao longo de 3 anos. 11 Equipa X-BOT Material Mecânica Al 7075 Parafuso 8.8 Motor 12v Roda 4'' Rolamento NSK Motor 12v barra Electrónica Radio Wfly 6 canais Variador de velocidade Pack bateria 12v NiCd Refrigeração Electrónica Carregador NiCd Outros Quantidade Preço unitário Outros* Sub-total 11Kg 40 unidades 4 uni. 4 uni. 3 uni. 1 uni. 7,20€/kg 0,10 € 25 € 7,50 € 0€ 25€ 15 € 0€ 0€ 0€ 0€ 0€ 95 € 4€ 100 € 30 € 0€ 25€ 1 uni. 2 uni. 55,90 € 49,50 € 8,39 € 0€ 64,29 € 99 € 1 uni. 0€ 0€ 0€ 1 uni. 7€ 0€ 7€ 1uni. - 22€ - 0€ - 22€ Total 446,29 € Apoios Material disponibilizado pela empresa Robet Mauser. Robert Mauser 40% desconto. *Envios/despesas de entrega ou levantamento. A equipa X-BOT esta a apostar todas as cartas na evolução da robótica em Portugal, e as empresas que estiverem juntas nessa evolução com certeza terá bons resultados. A equipa conta com o apoio da empresa Robert Mauser, uma exelente empresa na área de: -Componentes para TV/ Hi-fi / video /DVD. -Telecomandos para TV /SAT /video /DVD. -Sacos para aspiradores. -Cabos / fichas /adaptadores para audio /video. -Informática. -Baterias NiCd / NiMh / Li-ion / Gel / Packs e carregadores. -Material eléctrico. -Lâmpadas. -Acessórios para TV por satélite e por cabo / repartidores / derivadores . -Amplificadores. LISBOA Trav. Do Pote de Água 10ª 1700-317 Lisboa Tel. 218 435 990 Também em: MALVEIRA PORTELA 12 Equipa X-BOT Agradecimentos A equipa X-BOT tem o maior prazer em agradecer ás pessoas que tornaram a realização deste projecto possível. Prof. Manuel Venes Porf. António Subtíl Sr. Fernandes Sr. Gamito Maria João Para mais informações e contacto: [email protected] Fotos do projecto 13 Equipa X-BOT 14 Equipa X-BOT IV- Fontes/Bibliografia Tutorial Riobotz v1.0 Agosto 2006 http://www.uairrior.unifei.edu.br http://www.riobotz.com.br http://www.tritonrobos.com.br http://www.botville.org http://www.robocore.net 15