Carro elétrico Unip APS 2014

Como nos post anteriores resolvi deixar registrado aqui nossas experiencias como aluno sobrevivente de engenharia, para os futuros alunos, que terão esse desafio também, queria trocar ideias ou partir desse ponto e melhorar os projeto.

Quem se interessar nos arquivos, desenhos, programação ou mais detalhes entre em contato com a gente.( omundodeuerrado@gmail.com ) Obrigado pela atenção e Viva viva!. E vamos sobrevivendo a engenharia juntos.

A esse projeto!! temos orgulho dele, não apenas por ter sido nota 10 na tarefa, mas pelo trabalho de pesquisa e projeto que foi desenvolvido. Até o momento o projeto mais divertido com certeza.

Abaixo a foto do trabalho pronto para apresentação, o ARR511:

Abaixo um vídeo com algumas etapas de fabricação do carro elétrico como também o vídeo da demonstração na faculdade:

Abaixo um video de funcionamento:

Projeto Equipe AR^2

– INTRODUÇÃO

Fomos instigados por nossos educadores a desenvolver um robô que cumprisse tarefas simples como se movimentar para frente, trás, à direita e à esquerda, controlado remotamente por uma combinação de comandos. Achamos o desafio interessante( na verdade achamos que dava para piorar as coisas), porem, resolvemos efetuar algumas modificações, as quais não ficassem fora do proposito do projeto solicitado.

O projeto inicial seria um robô com fonte de energia proveniente de baterias remotas e controlado por controle com fio, porem pensamos, se não seria mais interessante controla-lo à distancia, e quando falamos à distancia, pensamos, você estar em um lado do planeta e o robô do outro. Mas como fazer isso?

Então começou a pesquisa sobre o assunto e buscando inspiração de como desenvolver este projeto. Tivemos como inspirações o robô Curiosity, que foi enviado para Marte em uma missão de reconhecimento (NASA - Mars Science Laboratory), e tanques de guerra/tratores para a montagem de nosso sistema de locomoção, utilizando esteiras de rolagem para sua movimentação.

Nosso projeto será um robô de reconhecimento que poderá se movimentar em superfícies especificas, sendo controlado remotamente, por meio de uma rede de comunicação de dados, e utilizando uma câmera IP para se orientar. Também contará com painéis solares para que sua bateria seja recarregada sempre que a luz do dia estiver disponível.

Para demonstração iremos utilizar uma rede Intranet, porem o controle de nosso robô poderá ser feito de qualquer parte do globo, acoplando a nosso robô um dispositivo de comunicação que utiliza tecnologia 3G, 4G.

II – OBJETIVO

A proposta desse trabalho e desenvolver um protótipo funcional de um robô para estudo dos conceitos da engenharia.

Deve-se criar um robô que tenha mobilidade funcional em movimentos progressivo e retrogrado.

Esse trabalho tem como focos a criação do robô físico e a elaboração de um material de revisão acadêmico para introduzir no estudante os conceitos acadêmicos necessários para futuros projetos técnico-científicos.

lll – METODOLOGIA

O nosso projeta terá uma interface de controle utilizando como modelo o exemplo dado pelos nossos educadores, se trata de um modelo binário, onde dependendo do sinal de entrada dado em cada um dos canais A e B, o robô ira assumir uma ação.

Figura 1: Movimentos operacionais dos chaveamentos de A e B.

3.1 Descrições do robô

O nosso robô utilizará da tecnologia wireless para sua operação, tendo em vista que decidimos confeccionar um robô de reconhecimento remoto.
A maioria do material utilizado é proveniente de reciclagem, ou de material fora de uso.

3.1.1 Parte Elétrica

Para a parte elétrica será utilizado um circuito composto por uma micro controladora, conjunto de reles, roteador wireless, dois motores elétrico de alto torque utilizados em vidros de porta de automóveis, painéis solares, micro servos.

Este circuito será controlado remotamente por um software instalado em um  Ipad.

Figura 2: Circuito elétrico do protótipo.

A parte importante da montagem eletrônica é mostrar que se podem controlar os motores (sentido de rotação), invertendo o sentido da corrente através das chaves dos relês.

3.1.1.1 Montagens do Relês

Os relês serão montados em uma placa com um circuito de segurança para evitar o retorno de corrente pelo canal de comando do micro controladora.

Sera montado um circuito de relê como descrito na Figura 2.
Segue abaixo foto do circuito montado.

Figura 3: Circuito Relê

3.1.2 Parte Mecânica

Para a montagem da parte mecânica serão utilizados dois motores elétricos que acionarão duas esteiras que farão o robô se movimentar para todas as direções, estas esteiras serão acionadas pelos motores através de polias de Nylon que foram usinadas para o molde das correias sincronizadoras.

A figura 26 mostra o desenvolvimento do carro efetuado no AutoCAD antes de sua confecção.

Figura 4: Detalhes do projeto desenhado no AutoCAD, porem o projeto foi sendo mudado na fabricação, por trabalharmos com material de sucata não foi possivel manter alguns dimensionais do projeto original e tambem pelas ideias que vão surgindo , como os painéis solares retrateis

3.1.2.1 Montagem do chassi

Para a lateral do robô foi utilizado uma chapa de metal onde serão fixados os motores, os eixos das polias acionadoras, das polias escravas e das polias que farão a função de esticar as correias.

Essa chapa foi reciclada de uma metalúrgica que iria se desfazer dela, todo material utilizado para montagem do chassi foi adquirido de refugos de uma metalúrgica.

Figura 5: Lateral sendo desbastada.



Figura 6: Furação dos pontos de fixação.

Figura 7: Modelo em 3D do chassi.

3.1.2.2 Transmissão de dados e imagens.

Nosso robô possui um sistema de transmissão de dados que utiliza uma rede intranet, porem como comentado anteriormente, essa comunicação pode ser feita por uma rede internet ampliando ainda mais o campo de ação do robô. Foi necessario a instalação de uma camera para irmos acompanhando e orientando o robo, que a proposta do trabalho é que não seja autonomo, fique para o futuro.

Nesse sistema utilizamos um roteador wireless que recebe comandos de uma interface configurada em um Ipad e transmite essas informações para um micro controladora que aciona o circuito de reles já descrito no tópico
“3.1.1 – Parte Elétrica”.  

Interligado ao sistema de da micro controladora temos uma câmera IP que será utilizada para nos orientarmos quando não tivermos a visualização do robô.

3.1.2.3 Sistema de Polias e Correia

Para a confecção das polias utilizamos seis peças de Nylon, as quais foram usinadas para o encaixe da correia, a mesmo possui um canaleta pra evitar que a correia escorregue.

O sistema possui quatro polias com 112 mm que são as principais, onde duas delas são ligadas diretamente no eixo do motor, e duas são comandadas por essas através da correia.

O sistema também possui mais duas polias de 60 mm que tem a função de esticar a correia evitando que o sistema escorregue.

Figura 8: Sistema de Polias e Correia.

IV – CÁLCULOS

Cálculos utilizados para determinar a velocidade no robô em linha reta:

Dados:
RPM do motor (F): 96 RPM
Diâmetro da Polia: 112 mm, logo: r=56 mm.

Fórmulas utilizadas: w=2π.f60 ; Vp=w.r

w=2π.6060

w=6,28 rad/s

Vp=6,28.0,056

Vp=0,351 m/s

Utilizando analise dimensional

Vp=0,351ms.1km1000m.3600s1h=1263,61000=1,26km/h

Cálculos utilizados para determinar o tamanho da correia utilizada no robô:

Dados:
Diâmetro das Polias: 112 mm
Diâmetro do esticador: 46 mm
Distância entre as polias: 280 mm

V – CONCLUSÕES

nos divertimos muito :)

VI REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Referência sobre veículos de reconhecimento controlado remotamente com placas de captação solar:

http://www.jpl.nasa.gov/missions/mars-science-laboratory-curiosity-rover-msl/
http://mars.jpl.nasa.gov/msl/mission/rover/
http://mars.jpl.nasa.gov/msl/mission/rover/energy/
http://mars.jpl.nasa.gov/msl/mission/rover/communications/
http://mars.jpl.nasa.gov/msl/mission/rover/eyesandother/

Referência de veiculo equipado com esteira de rolagem:

http://www.firstworldwar.com/atoz/holttractor.htm

No final de tudo... sobrevivemos! e apreendemos uns conceitos interessantes! Qualquer duvida, mais detalhes ou trocar umas ideias e experiencia é só nos escrever.. :) .Vamos sobrevivendo a engenharia.

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Carro com propulsão a ar APS UNIP

  Resolvi deixar registrado aqui nossas experiencias como aluno sobrevivente de engenharia, para os futuros alunos, que terão esse desafio também, queria trocar ideias ou partir desse ponto e melhorar os projeto.

Quem se interessar nos arquivos, desenhos, programação ou mais detalhes entre em contato com a gente. Obrigado pela atenção e Viva viva!. E vamos sobrevivendo a engenharia juntos.

Abaixo uma foto do projeto pronto para apresentação.

apresentação do TRABALHO, 3º SEMESTRE ENGENHARIA MECATRÔNICA UNIP 2014 (APS)

OBJETIVO:

      O intuito do presente projeto é estudar o comportamento da mecânica de fluidos com relação ao desenvolvimento de um carro movido a ar comprimido. Assim, utilizando os conceitos fundamentais de estática dos fluidos e dinâmica dos fluidos.

           O prototico deveria  percorrer um trajeto de 15m de comprimento em linha reta, em uma pista com uma largura de 2m, e o prototico deveria carregar uma massa de 2kg.

OS PRE REQUISITOS:

- No minimo 3 rodas;

- Dimensões maximas 800x600x400 mm;

- Sem limite de quantidade de armazenamento de ar;

O PROJETO: 

          Gostamos da proposta desdo do inicio, mas achamos pouco desafiadora, objetivos simples de serem alcançados. Então começamos a complicar (quer moleza, vai estudar ADM) as coisa, queríamos que o carro percorresse o trajeto de 15m, freia-se e depois volta-se a o inicio e acionamento por controle remoto.

Esse video abaixo mostra nossa ideia inicial

abaixo uma renderização do projeto inicial

 queríamos o máximo de armazenamento de ar, porque imaginávamos que iriamos percorrer 30m, na pratica, devido a força peso excessiva , foi bem inferior a performance real.

          Mas as coisas não saíram como imaginávamos, a energia armazenada não foi suficiente para o retorno, o prototico foi ficando mais e mais elaborado, mas junto com as ideias, vinha  a massa :)  e com ele a força peso para vencer. O projeto já estava sendo chamado por nos como, trator a ar comprimido. Mas o principal é apreender com esses trabalhos, o trabalho de nossos amigos ficavam perto de 1kg, o nosso estava com 4,1kg, e subindo :).

abaixo uma animação das forças exercidas na estrutura do carrinho.

A Elétrica/ Eletrônica:
                O controle logico foi feito por uma placa controladora Arduino Uno R3, desenvolvemos uma placa caseira de circuito elétrico, para alojar um sensor optico, afim de fazer "a contagem" dos furos do disco ligado ao eixo do carrinho, assim ele saberia qual a distancia percorrida. Com isso poderíamos colocar na programação desligar um relé exemplo ligado na válvula 2 de avanço.
Video abaixo é um teste do contador e do disco furado, fixo no eixo do carrinho.

foto do detalhe do contador de voltas:

Video abaixo demonstra o acionamento por controle dispara as valvulas, atingindo  os 15m, desliga as valvulas e aciona a bandeira do grupo.

As Válvulas:
             Depois de algumas pesquisas, utilizamos válvulas elétricas de suspensão de carro, 12V utilizava 3W cada uma, utilizamos 3 válvulas, a ideia foi usar o máximo de força para sair da inercia, logo que atingisse uma velocidade constante (uns 3m) se desliga-se uma ou duas válvulas para manter a velocidade. Mas na pratica, tivemos que programar as 3 ficarem ligadas para mover o nosso trator a ar, até o fim dos 15m. 

O acionamento por controle:
                  A parte mais divertido do projeto estava no acionamento por controle remoto, utilizando um controle da net, um receptor de IR adaptado no Arduino, e um LCD de 16x2 para marcar a distancia, a ideia era marcar a velocidade máxima também, mas faltou tempo para concluir essa fase (as provas atrapalham) :)

No final de tudo... sobrevivemos! e apreendemos uns conceitos interessantes! Qualquer duvida, mais detalhes, os calculos, custos ou trocar umas ideias e experiencia é só nos escrever. O grupo não é arrogante, mudamos até o nome para AR^2. Vamos sobrevivendo a engenharia.

Canhão de Mola APS UNIP 2013

TRABALHO DO 2º SEMESTRE ENGENHARIA MECATRÔNICA UNIP 2013 (APS)

OBJETIVO:

           A proposta desse trabalho era desenvolver um protótipo funcional de um canhão de mola para estudo dos conceitos balísticos.

            O alvo de 0,60m de diâmetro, estava a 5m do lançamento, e o projetil foi bolinhas de vidro (bolinhas de gude).

           Quando recebemos os requisitos do projeto, mesmo sem o apelo eletrônico ou elétrico, já queríamos dar enfase a automação. Foi divertido aprendemos muito com esse projeto.

Conseguimos colocar em pratica nossa teoria(pequena) de física, energia potencial elástica, gravitacional e cinética.

               Resolvi deixar registrado aqui nossas experiencias, para os futuros alunos, que terão esse desafio também, queria trocar ideias ou partir desse ponto e melhorar esse projeto.

Quem se interessar nos arquivos ou mais detalhes entre em contato com a gente. Obrigado pela atenção e Viva viva!. E vamos sobrevivendo a engenharia juntos.

OS PRE REQUISITOS:

- Distância entre a base do canhão e o centro do alvo (bacia): 5 m;

- Diâmetro do alvo (bacia): 0,65 m;

- Inclinação máxima: 45°;

- Comprimento máximo do tubo de alojamento do projetil: 0,30 m;

- Altura máxima da base de sustentação do tubo de projetil: 0,30 m;

- Base em formato de quadrilátero ou circular

  
   O PROJETO:
O desenho abaixo  mostra um detalhe geral do projeto, a inclinação do cano de disparo é dada por um servo motor (1), e para o gatilho foi utilizado outro servo motor (2), com auxilio de uma alavanca para uma vantagem mecânica.

O LCD:
Nossa interface homem maquina, foi através de um display de LCD,
mostrava o furo que o gatilho devia estar acionado, o quanto de energia potencial elástica tínhamos armazenado e qual a inclinação do cano de disparo.

O GATILHO:
Essa foi a parte mais trabalhosa, aqui usamos nossa engenharia que pensamos que temos :) , porque nada tinha força para puxar o gatilho automaticamente, solenoide, servomotor... nada disparava quando a mola estava com carga. foi ai que tivemos a ideia do gatilho... dai pra frente a coisa ficou simples... tudo mudou, quase estávamos desistindo de ter o disparo automático (que na verdade foi o mais legal da brincadeira toda)... lembra no começo das aulas de física? Arquimedes? :)

A MIRA LASER:
Outro detalhe legal desse projeto foi a mira laser, porque chegar a 5m , já estava facil, agora acertar o alvo, estava dependendo da habilidade do operador, resolvemos facilitar as coisas e depender menos da sorte, uma caneta laser sob a base resolveu o problema.Ajustado por tentativa e erro.

A Placa controladora:
Utilizamos uma placa UNO Arduino, para controlar os servo motores, ler os estados do botões e manter o LCD, como fonte de alimentação, utilizamos um fonte de PC sucata.

OS CALCULOS:

Utilizando um dos ângulos de disparo do canhão desenvolvemos o cálculo abaixo.

Ângulo (Ѳ): 30ᵒ

Massa da Bolinha (MB): 0,015kg

Aceleração Gravitacional adotada (g): 9,8m/s²

Altura de lançamento (hi): 0,30m

Constante da Mola (K): 1614,66J

Deformação da Mola (Xi): 0,088m

Altura máxima (hmax): 1,75m

Distância do alvo no solo(X): 5m

No final de tudo... sobrevivemos! e apreendemos uns conceitos interessantes! Qualquer duvida, mais detalhes ou trocar umas ideias e experiencia é só nos escrever.. Arrogantes é apenas no nome da equipe :) .Vamos sobrevivendo a engenharia.