13/12/2013 - Atualização da garra - feita com madeira para ficar mais leve
06/12/2013 - Vídeo do teste da Garra de acrílico
19/11/2013 - Retomada do projeto de Garra
Após as 2 experiências não completas de construção da garra retomamos o projeto de Garra Robótica para os robôs de resgate. Como uma nova abordagem adquirimos 2 servo-motores de posição de 4 kgf.cm (aproximadamente 41 N.cm) e desenvolvemos um molde de papelão para o recorte das peças em acrílico (trabalho desenvolvido pelo Roselito), conforme projeto abaixo:
O teste de funcionalidade do projeto de papelão segue no vídeo abaixo:
O processo de construção das peças de acrílico já se iniciou e, em breve, os testes da garra.
10/09/2013
Após um tempo parado nós renovamos o projeto de garra robótica. Agora usamos o mesmo sistema de tração do Osíris para gerar o torque para segurar a lata.
Fotos do projeto:
Motores (retirados de drives de cd´s):
22/05/2013 - Ainda faltam ajustes
Após revisarmos o projeto, o Richard refez a garra com algumas mudanças para melhorar o projeto. Além de adicionarmos espuma para melhorar a capacidade de preensão da garra, encurtamos os braços para aumentar a força de tração. Em relação ao código de uso para os testes, segue após o vídeo:
Código utilizado
/*Projeto de garra robótica para a Olimpíada Brasielira de Robótica usando 1 servo de posição Gardner (parabólica) para capturar um objeto*/
#include <Servo.h>
Servo servo1; //servo de altura da garra
void setup(){
servo1.attach(8); //pino do servo de altura
}
void loop(){
servo1.write (45);
delay (500);
servo1.write (90);
}
08/05/2013 - Revisão de projeto
Nos testes da garra usando a estrutura atual avaliamos que ela não teria força para segurar a lata por isso, revisamos o método de apreensão da lata, reduzindo os pontos móveis e diminuindo os braços da garra, com objetivo de aumentar a força de tração.
Mesmo assim o resultado não foi eficiente. Então revisando o projeto chegamos a conclusão que o melhor seria encurtar os braços da garra para aumentar a força. A lata vazia a garra segurava mas a lata com 150 gramas não tinha torque suficiente.
24/04/2013 - Construção da garra e correções de projeto
Apesar do previsto, todo projeto precisa ser revisto em sua construção. A garra, parte menos detalhada do projeto foi a que apresentou maiores problemas, até porque não há fontes com medidas ou como fazer os cálculos da garra. Usamos a experiência anterior, o projeto do 5º Grande Desafio - Garra Hidráulica e a experiência dos alunos na construção para elaborar esta nova garra, que ainda assim , precisou ser adaptada do projeto original, já que esta estaria usando um servo para abrir e fechar.
Primeiro tentamos com acrílico de régua, nas medidas do braço com 7 cm e do apoio do braço com 5 cm e ficou péssimo. Imagem do projeto abaixo. Usamos então alumínio e ainda não ficou bom, não dava a distância para coletar a lata com segurança.
Tentamos então construir com as medidas de 9 cm e 5 cm e o resultado ficou razoável. Projeto abaixo
Fotos da montagem.
Nas figuras acima o apoio do braço está ligado a peça móvel que era pra ter 4 x 4 cm mas foi alterada para 6 x 4 cm depois de alguns testes. A ideia é retornar a 4 x 4 cm após os ajustes do braço.
Ainda assim cabe um estudo das dimensões para ajustar o projeto, conforme esquema e cálculos abaixo:
18/04/2013 - Construção da estrutura e programação básica da garra
Peso atual da garra: 205,2 g
Fotos da montagem estrutural da garra, com os dois motores, faltando apenas os braços de fechamento.
Programa básico para controle da garra, incluindo sensor de ultrassom para medir a distância do objeto:
/*Projeto de garra robótica para a Olimpíada Brasielira de Robótica usando 2 servos de posição Gardner (parabólica) e um sensor de distância ultrassônico HC-SR04 para capturar um objeto*/
//biblioteca do servo
#include <Servo.h>
Servo servo1; //servo de altura da garra
Servo servo2; //servo de abertura e fechamento da garra
int emissor=6; //trigger do sensor de ultrassom
int receptor=7; //echo do sensor de ultrassom
void setup(){
servo1.attach(8); //pino do servo de altura
servo2.attach(9); //pino do servo de abertura e fechamento
pinMode (emissor, OUTPUT); //trigger
pinMode (receptor, INPUT); //echo
}
void loop(){
// variáveis dos sensores
long duration, cm;
//configura o sinal para 2 microssegundos desligados e um pulso de 5 microssegundos
digitalWrite(emissor, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(emissor, HIGH);
delayMicroseconds(5);
digitalWrite(emissor, LOW);
//o receptor faz a leitura do estado do pino e se retorna HIGH ele informa
duration = pulseIn(receptor, HIGH);
// converte a distância
cm = microsecondsToCentimeters(duration);
//condições da garra
//objeo distante da garra
if (cm>3){
servo1.write (15);
servo2.write (0);
}
//objeto no raio de abertura da garra
if (cm<2){
servo1.write (127);
servo2.write (180);
delay (500);
servo2.write (0);
}
}
//varável de conversão de microssegundos para centímetros 29ms/cm = velocidade do som
long microsecondsToCentimeters(long microseconds)
{
return microseconds / 29 / 2;
}
17/04/2013 - Cálculos realizados
Após a análise do projeto chegamos aos seguintes resultados:
Além disso determinamos a altura da garra usando o Teorema de Pitágoras:
Com posse destes dados iniciamos a construção da garra, montando um borne para conectar o eixo do motor a base da garra com placa de circuito impresso reciclada presa no centro a um parafuso que a pressiona contra o eixo do motor, conforme as fotos abaixo:
14/04/2013 - Novo Desafio - Calcular o ângulo da garra para inserir na programação
Descrição: Se a garra tem 10 cm a partir do eixo do motor angular (que faz ela subir e descer), qual o ângulo que esse motor deve ter para a garra fechar?
- A garra deve fechar no meio da lata para estabilizar bem e evitar escorregar.
Esquema abaixo:
Fonte:
http://www.brasilescola.com/matematica/seno-cosseno-tangente-angulos.htm
Caso seja necessário, uma revisão sobre triângulo retângulo pode ser feita através do link:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tri%C3%A2ngulo_ret%C3%A2ngulo
Com os dados acima e o uso do teorema de pitágoras:
12/04/2013
06/12/2013 - Vídeo do teste da Garra de acrílico
19/11/2013 - Retomada do projeto de Garra
Após as 2 experiências não completas de construção da garra retomamos o projeto de Garra Robótica para os robôs de resgate. Como uma nova abordagem adquirimos 2 servo-motores de posição de 4 kgf.cm (aproximadamente 41 N.cm) e desenvolvemos um molde de papelão para o recorte das peças em acrílico (trabalho desenvolvido pelo Roselito), conforme projeto abaixo:
A partir destes desenhos buscamos desenvolve um molde para testes em capa de caderno conforme as imagens abaixo:
O processo de construção das peças de acrílico já se iniciou e, em breve, os testes da garra.
10/09/2013
Após um tempo parado nós renovamos o projeto de garra robótica. Agora usamos o mesmo sistema de tração do Osíris para gerar o torque para segurar a lata.
Fotos do projeto:
Fotos dos elementos componentes do projeto:
Rodas de tração:
Fotos da estrutura montada segurando a lata:
Após alguns ajustes de montagem foram realizados os testes práticos e o resultado foi positivo - o motor consegue segurar e levantar a lata. Falta só o guindaste.
22/05/2013 - Ainda faltam ajustes
Após revisarmos o projeto, o Richard refez a garra com algumas mudanças para melhorar o projeto. Além de adicionarmos espuma para melhorar a capacidade de preensão da garra, encurtamos os braços para aumentar a força de tração. Em relação ao código de uso para os testes, segue após o vídeo:
/*Projeto de garra robótica para a Olimpíada Brasielira de Robótica usando 1 servo de posição Gardner (parabólica) para capturar um objeto*/
#include <Servo.h>
Servo servo1; //servo de altura da garra
void setup(){
servo1.attach(8); //pino do servo de altura
}
void loop(){
servo1.write (45);
delay (500);
servo1.write (90);
}
Ainda persiste o problema de não termos o borne para colocação no motor, o que deixa a garra com pouca força para segurar objetos. Achamos que este ainda é o principal problema da mesma na hora de executar o procedimento.
08/05/2013 - Revisão de projeto
Nos testes da garra usando a estrutura atual avaliamos que ela não teria força para segurar a lata por isso, revisamos o método de apreensão da lata, reduzindo os pontos móveis e diminuindo os braços da garra, com objetivo de aumentar a força de tração.
Mesmo assim o resultado não foi eficiente. Então revisando o projeto chegamos a conclusão que o melhor seria encurtar os braços da garra para aumentar a força. A lata vazia a garra segurava mas a lata com 150 gramas não tinha torque suficiente.
24/04/2013 - Construção da garra e correções de projeto
Apesar do previsto, todo projeto precisa ser revisto em sua construção. A garra, parte menos detalhada do projeto foi a que apresentou maiores problemas, até porque não há fontes com medidas ou como fazer os cálculos da garra. Usamos a experiência anterior, o projeto do 5º Grande Desafio - Garra Hidráulica e a experiência dos alunos na construção para elaborar esta nova garra, que ainda assim , precisou ser adaptada do projeto original, já que esta estaria usando um servo para abrir e fechar.
Primeiro tentamos com acrílico de régua, nas medidas do braço com 7 cm e do apoio do braço com 5 cm e ficou péssimo. Imagem do projeto abaixo. Usamos então alumínio e ainda não ficou bom, não dava a distância para coletar a lata com segurança.
Tentamos então construir com as medidas de 9 cm e 5 cm e o resultado ficou razoável. Projeto abaixo
Fotos da montagem.
Nas figuras acima o apoio do braço está ligado a peça móvel que era pra ter 4 x 4 cm mas foi alterada para 6 x 4 cm depois de alguns testes. A ideia é retornar a 4 x 4 cm após os ajustes do braço.
Ainda assim cabe um estudo das dimensões para ajustar o projeto, conforme esquema e cálculos abaixo:
O lado de um trapézio retângulo pode ser calculado pela formula:
- Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Trap%C3%A9zio_(geometria)
- Substituindo os valores na fórmula chegamos aos cálculos abaixo:
- L = ?cm
- L = √ 92 + (6 – 4)2L = √81+(2)2L=√81+4L= √85L = 9,22 cm
18/04/2013 - Construção da estrutura e programação básica da garra
Peso atual da garra: 205,2 g
Fotos da montagem estrutural da garra, com os dois motores, faltando apenas os braços de fechamento.
Programa básico para controle da garra, incluindo sensor de ultrassom para medir a distância do objeto:
/*Projeto de garra robótica para a Olimpíada Brasielira de Robótica usando 2 servos de posição Gardner (parabólica) e um sensor de distância ultrassônico HC-SR04 para capturar um objeto*/
//biblioteca do servo
#include <Servo.h>
Servo servo1; //servo de altura da garra
Servo servo2; //servo de abertura e fechamento da garra
int emissor=6; //trigger do sensor de ultrassom
int receptor=7; //echo do sensor de ultrassom
void setup(){
servo1.attach(8); //pino do servo de altura
servo2.attach(9); //pino do servo de abertura e fechamento
pinMode (emissor, OUTPUT); //trigger
pinMode (receptor, INPUT); //echo
}
void loop(){
// variáveis dos sensores
long duration, cm;
//configura o sinal para 2 microssegundos desligados e um pulso de 5 microssegundos
digitalWrite(emissor, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(emissor, HIGH);
delayMicroseconds(5);
digitalWrite(emissor, LOW);
//o receptor faz a leitura do estado do pino e se retorna HIGH ele informa
duration = pulseIn(receptor, HIGH);
// converte a distância
cm = microsecondsToCentimeters(duration);
//condições da garra
//objeo distante da garra
if (cm>3){
servo1.write (15);
servo2.write (0);
}
//objeto no raio de abertura da garra
if (cm<2){
servo1.write (127);
servo2.write (180);
delay (500);
servo2.write (0);
}
}
//varável de conversão de microssegundos para centímetros 29ms/cm = velocidade do som
long microsecondsToCentimeters(long microseconds)
{
return microseconds / 29 / 2;
}
17/04/2013 - Cálculos realizados
Após a análise do projeto chegamos aos seguintes resultados:
seno X = 15/9 = 0,6
Observando na tabela, chegamos ao valor do seno de 37º, valor que será usado no programa do servo.Além disso determinamos a altura da garra usando o Teorema de Pitágoras:
152 = 92 + h2
225 = 81+ h2
h2 = 225-81
h = √144
h = 12 cm
Com posse destes dados iniciamos a construção da garra, montando um borne para conectar o eixo do motor a base da garra com placa de circuito impresso reciclada presa no centro a um parafuso que a pressiona contra o eixo do motor, conforme as fotos abaixo:
Instalação do borne no motor:
Após a instalação dos bornes, fizemos a estrutura externa da garra, composta da base e o suporte de motor e testamos fixar no chassi:
Após essa etapa, estamos montando a estrutura de fixação e suporte da garra e as pinças.
14/04/2013 - Novo Desafio - Calcular o ângulo da garra para inserir na programação
Descrição: Se a garra tem 10 cm a partir do eixo do motor angular (que faz ela subir e descer), qual o ângulo que esse motor deve ter para a garra fechar?
- A garra deve fechar no meio da lata para estabilizar bem e evitar escorregar.
Esquema abaixo:
Para tanto será necessário calcular o seno do ângulo x e convertê-lo em graus, calculando assim o ângulo de inclinação da garra. A altura do chassi até a base da garra levou em consideração a altura da roda (5cm) e a altura que a estrutura deve ter (6 cm) por conta do tamanho do servo (comprimento).
Para os cálculos:
Após realizar o cálculo, o valor pode ser convertido em graus usando a tabela:
Fonte:
http://www.brasilescola.com/matematica/seno-cosseno-tangente-angulos.htm
Caso seja necessário, uma revisão sobre triângulo retângulo pode ser feita através do link:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tri%C3%A2ngulo_ret%C3%A2ngulo
Podemos calcular a, que corresponderia a altura da garra em relação ao chassi, e assim determinamos as medidas de projeto. Após a próxima reunião (17/04) postamos os cálculos.
Descrição do projeto: uma garra robótica para uso em chassis com baixa altura (6 cm) - Osíris, Onix, EFF1520 e EMF1520 - para competições de "Resgate de Alto Risco" (OBR e Torneio Juvenil de Robótica).
Limitações (levantadas em reunião com Marcelo em 13/04):
- Peso da garra: pode fazer com que o robô se desloque para frente.
- Tamanho da garra: os chassis, apesar do tamanho, apresentam diferenças na estrutura e portanto podem apresentar problemas relacionados a posição da garra.
- Altura: junto a garra deve ser instalado um sensor de ultrassom dianteiro que pode ser afetado pela programação e pode sofrer interferência da garra.
- Problemas de programação: como montar o programa de maneira adequada.
- Localização das baterias (tem que ser fácil de retirar), arduino e placas.
Sugestões:
- Calcular o efeito alavanca da garra, bem como, o peso da garra e levar em consideração as questões de tamanho e posição da garra na etapa de elaboração de projeto (discussão abaixo).
- Programação: estabelecer um rotina apenas para o funcionamento da garra e depois inseri-la como sub-rotina na programação principal. Realizar um período de testes antes da competição (prazo final de abril).
- Como os robôs são de tamanho aproximado, se o projeto se adequar a um deles pode ser aplicado nos outros,com alguns ajustes.
Cálculos de projetos
Fontes Utilizadas: https://pt.wikipedia.org/wiki/Alavanca, Livro: Ciências - Araribá 8ª Série Ed Moderna.
Informações
Onde F1 e D1 = Braço potente - servo motor antes de servo de altura
F2 e D2 = Garra e Objeto
Triângulo = Servo que irá controlar a altura
EQUAÇÃO:
A equação fundamental das alavancas é: 
onde:
- Fp é a força potente;
- Fr é a força resistente;
- BP é o braço potente; e
- BR é o braço resistente.
Massa do servo: 60g
Modelo: Gardner de posição (usado em parabólicas)
Estrutura: placas de fenolite recicladas e alumínio (cantoneira em L)
Projeto
Cálculo da alavanca
Aplicando o conceito de alavanca à garra robótica, conforme projeto, temos:
Considerando que, sobre a garra temos a gravidade que atua no braço potente e no braço resistente e que, a fórmula da força peso é:
É expresso mediante uso da Segunda Lei de Newton como:
Corrigindo na equação da alavanca:
Neste caso, precisamos descontar o peso do servo que está no braço potente da massa necessária para equilibrar o braço resistente, então temos:
Massa Braço Potente = m1 - peso do servo
Massa do Braço Potente = 450 - 60
Massa do Braço Potente = 390g.
Uma das questões fundamentais levantadas pelo Marcelo em nossa reunião foi como a garra irá se comportar na estrutura do chassi pois, podemos aplicar o mesmo princípio de alavanca quando esta garra for colocada. Pensando nisso discutimos e chegamos a conclusão que o ponto de apoio do chassi seria a roda dianteira e, o Braço potente, seria a distância entre a roda e a base da garra, sendo que, o braço resistente, seria a distância da garra e, a massa, o peso da lata. Se o valor da massa do braço potente for igual a massa do braço resistente teremos equilíbrio e, assim, o chassi não empinaria. Esquematicamente, partindo do Osíris como referência, temos:
Cálculos:
Peso dos motores: 218+219 g = 437 g
Peso do servo do Braço potente de garra: 60g
Peso total aproximado do braço potente: 500g
Distância dos motores até a roda: 6 cm (medição direta)
Ou seja, a garra pode ter o peso máximo de até 300 gramas. Descontando o peso da lata (150 g), temos o peso da garra estipulado em 150 g, como limite máximo.
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