CENTRO TECNOLÓGICO DE MECATRÔNICA SENAI CURSO TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

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1 CENTRO TECNOLÓGICO DE MECATRÔNICA SENAI CURSO TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL RELATÓRIO DE DESENVOLVIMENTO DO PROJETO G.A.M.A. (Guia Audiovisual Multifuncional Autônomo) Caxias do Sul Maio/2007

2 CENTRO TECNOLÓGICO DE MECATRÔNICA SENAI CURSO TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Daisy Bassanesi Eliseu Boaria Henrique C. Biasuz Kenny Bryan Casagrande Maicon Molon Marcus Gonzaga Mateus Ruzzarin Morgana Padilha Rafael Fernando Dutra Vanessa Daniele de Chary RELATÓRIO DE DESENVOLVIMENTO DO PROJETO G.A.M.A. (Guia Audiovisual Multifuncional Autônomo) Relatório sobre o desenvolvimento de um AGV auxiliar para apresentação das dependências do Centro Tecnológico de Mecatrônica SENAI, relatando as diversas atividades que estão sendo desenvolvidas e o seu respectivo status. Professor: José Zugno Filho Co-orientador: Daniel Corteletti Caxias do Sul Maio/2007

3 Agradecimentos Scalabrim Auto-Peças

4 Sumário INTRODUÇÃO...5 CAPÍTULO ª Fase do projeto...6 Driver do motor...6 Sensores Ópticos de Reconhecimento de Trajetória e pontos de parada...7 Interface de comunicação entre o microcontrolador e o psx controll...7 Sensores de ultra-som...8 Fita adesiva para demarcação da trajetória...8 Baterias...9 Recarregadores...9 Motores...10 Estrutura Mecânica Perfis e Chapas...10 Estrutura Mecânica Módulos de tração e sistemas de curvas...11 Estrutura Mecânica Elementos de Fixação...12 Estrutura mecânica Montagem...12 Desenvolvimento da página do projeto...12 CAPÍTULO ª Fase do projeto...14 Sistema Audiovisual...14 Edição do vídeo institucional...15 Interface entre o microcontrolador e o dvd...15 Desenvolvimento do programa principal...16 CAPÍTULO ª Fase do projeto...17 Ajustes e aprimoramentos finais...17 NOTAS FINAIS...18 CONCLUSÃO...19

5 Introdução Este relatório tem por objetivo relatar as diversas atividades que estão sendo realizadas no desenvolvimento do projeto G.A.M.A. É destinado, em especial, a todos os patrocinadores que de uma forma ou outra estão colaborando para o perfeito sucesso deste. O projeto está dividido em três etapas distintas que são executadas de forma ordenada e evolutiva, seguindo um cronograma pré-definido. A primeira fase do projeto constitui na montagem da estrutura mecânica do robô e criação e implementação de todos os circuitos eletrônicos necessários para o seu funcionamento. Após o termino desta inicia-se a segunda etapa, que consiste no desenvolvimento do software, do vídeo institucional e na montagem do sistema audiovisual. Numa terceira e última etapa são realizados os ajustes e aprimoramentos finais.

6 Capítulo 1 1ª Fase do projeto Introdução: Esta etapa do projeto constitui na montagem do robô propriamente dita. Compreende desde a definição dos materiais a serem usados, passando pelo desenho das peças e estruturas mecânicas até a montagem final. Aqui também são projetados e criados todos os circuitos eletrônicos necessários para o funcionamento do sistema. Driver do motor Descrição: Driver utilizado para o interfaceamento dos motores ao microcontrolador principal. O circuito é composto por um transistor BUZ11 que faz o chaveamento do motor através de PWM. Outros dois relês, conforme acionados, definem o sentido de giro do motor. Patrocinadores: Senai Projeto e dimensionamento do circuito eletrônico do driver. Montagem do circuito eletrônico na protoboard Desenho do Layout da placa de circuito impresso Encaminhamento da Ordem de fabricação das placas Compras dos componentes eletrônicos Recebimento do material (placas e componentes eletrônicos) Montagem do driver Teste individual do driver : O driver está pronto e totalmente funcional. Testes realizados com o motor foram positivos.

7 Sensores Ópticos de Reconhecimento de Trajetória e pontos de parada Descrição: São usadas sete chaves ópticas (optoswitch) para o reconhecimento da trajetória do robô e seus respectivos pontos de parada. Projetou-se um pequeno circuito em placa de fenolite e após os testes confeccionaram-se sete placas em fibra, uma para cada chave óptica. Estas são fixadas em forma de delta em uma placa de acrílico. Deste modo, os sensores centrais são responsáveis pelo reconhecimento da trajetória e os sensores laterais pelos pontos de parada. Patrocinadores: Senai Pesquisas sobre sensores ópticos Definição dos sensores a serem usados Projeto do circuito Encaminhamento da ordem de compra dos sensores Recebimento dos sensores Testes do circuito na protoboard Desenho do layout da placa Ordem de fabricação das placas Recebimento das placas Montagem das placas Teste individual do sensor : O circuito mostrou-se totalmente funcional. Pronto para implementação ao robô. Interface de comunicação entre o microcontrolador e o psx controll Descrição: É usado um controlador do tipo dual shock de videogame playstation 2 para a movimentação manual do robô. Esta poderá ser requerida, por exemplo, quando se deseja levar o mesmo à manutenção ou este sair sua trajetória. Patrocinadores: Senai Pesquisas sobre funcionamento do Psx Controll Relação da função de cada pino do controlador

8 Projeto do esquemático dos cabos e conectores Montagem dos cabos e conectores Teste dos cabos e conectores Compilação do software para comunicação com o PIC Teste final : Tanto os cabos de comunicação quanto o software desenvolvido estão prontos e mostraram-se totalmente funcionais. Sensores de ultra-som Descrição: São usados quatro sensores ultra-sônicos, que instalados nas laterais, traseira e dianteira do robô, têm por finalidade alertar o sistema sobre eventuais objetos que se encontrem em rota de colisão. Além desta função, os sensores também são usados para guiar o robô em rotas não pré-definidas. Patrocinadores: Tramontina Multi S.A. Pesquisas sobre sensores ultra-sônicos Definição do sensor Encaminhamento da ordem de compra à Tramontina Recebimento dos Sensores Testes com o Sensor Aguardando : Apenas aguardando o recebimento do sensor para inicio dos testes e implementação ao robô. Fita adesiva para demarcação da trajetória Descrição: A fita adesiva, fixada ao solo, tem por finalidade a demarcação da trajetória do robô. Esta será de cor amarela, contrastando deste modo com a cor escura do chão e permitindo aos sensores a identificação do correto percurso. Patrocinadores: Tramontina Multi S.A. Pesquisa sobre tipos de fitas

9 Definição da fita a ser usada Medição da rota que o robô irá seguir Encaminhamento da ordem de compra à Tramontina Recebimento do material Testes com a fita Aplicação da fita ao solo Aguardando Não Iniciado Não Iniciado : Aguardando o recebimento do produto para inicio dos testes e aplicação da fita ao solo. Baterias Descrição: Usa-se uma bateria automotiva para alimentação dos motores e de todos os circuitos eletrônicos. Um no-break é responsável pelo fornecimento de energia à parte audiovisual. Patrocinadores: Senai Pesquisas sobre no-break e baterias Definição do no-break a da bateria Pedido de doação dos componentes à escola Autorização de uso dos componentes por parte da escola Recebimento da bateria e no-break Testes com a bateria Testes com o no-break : Aguardando o fim dos testes com o no-break e a bateria. Ambos apresentam pouca autonomia, porém estão sendo realizadas cargas e descargas consecutivas para uma possível recuperação dos mesmos. Recarregadores Descrição: Definiu-se um sistema de recarga automática para o robô, sendo que quando este estiver em seu ponto de parada ativa-se um mecanismo para a recarga das baterias. Patrocinadores: Em aberto

10 Pesquisas sobre recarregadores Definição dos recarregadores Definição do funcionamento do sistema de recarga Desenho das peças do ponto de partida Definição de patrocínio Disponibilidade dos materiais Não Iniciado Não Iniciado Não Iniciado Não Iniciado Não Iniciado Não Iniciado : Apenas cogitou-se um esboço do sistema de recarga. Sendo que esta não é uma parte critica do projeto optou-se por inicialmente realizar a recarga das baterias de forma manual. Depois de concluída toda a estrutura mecânica e realizados os testes finais será criado um mecanismo para a recarga automática das baterias. Motores Descrição: Para a tração, são utilizados dois motores DC do tipo automotivo fixados na parte dianteira do robô. O controle da velocidade é feito através de modulação por largura de pulsos (PWM). Patrocinadores: Scalabrin Auto Peças Pesquisa sobre motores DC Definição do tipo de motor a ser usado Encaminhamento do pedido a Scalabrin Autopeças Recebimento do material Teste individual dos motores : Testes realizados com os motores mostraram-se positivos. Prontos para a montagem. Estrutura Mecânica Perfis e Chapas Descrição: São usados perfis e chapas de alumínio para a montagem da estrutura mecânica do robô. Os perfis são do tipo quadrado de 1 e 2mm de espessura. As chapas de alumínio são de 2mm de espessura. Patrocinadores: ZoomCar

11 Pesquisa sobre tipos de perfis e chapas Definição dos tipos de perfis e chapas Desenho da estrutura mecânica no Solid Works Encaminhamento das peças para usinagem a ZoomCar Recebimento do material Montagem da estrutura mecânica : De posse do material, iniciou-se a montagem da estrutura. Estrutura Mecânica Módulos de tração e sistemas de curvas Descrição: Os módulos de tração formam o mecanismo de movimentação do robô e constituem no acoplamento dos motores às rodas pneumáticas. A estrutura é composta por chapas de alumínio de 11mm de espessura, rodas pneumáticas de 6, eixos de aço e rolamentos de 35mm de diâmetro externo. As curvas são realizadas por dois rodízios pneumáticos giratórios que ficam na parte traseira do robô. Patrocinadores: Tramontina Multi S.A. - ZoomCar LF da Silveira Pesquisas sobre materiais Definição dos materiais e da estrutura mecânica Desenho da estrutura mecânica no Solid Works Desenho técnico das peças Encaminhamento dos eixos para usinagem ao Senai Encaminhamento das chapas para usinagem à Tramontina Encaminhamento da ordem de compra dos rodízios à LF da S. Recebimento dos eixos por parte do Senai Recebimento das chapas por parte da Tramontina Recebimento dos rodízios por para da LF da Silveira Montagem do módulo de tração : De posse de todos materiais, iniciou-se a montagem dos módulos de tração.

12 Estrutura Mecânica Elementos de Fixação Descrição: Fazem parte dos elementos de fixação do robô, parafusos, porcas, arruelas, rebites e abraçadeiras. Patrocinadores: Fusopar Solicitação de patrocínio a Fusopar Confirmação de patrocínio por parte da Fusopar Definição da quantidade e dos tipos de elementos de fixação Encaminhamento do pedido ao patrocinador Recebimento dos materiais : De posse de todos os materiais, inciou-se a fixação dos componentes. Estrutura mecânica Montagem Descrição: A montagem da estrutura mecânica é realizada na escola e compreende na montagem dos módulos de tração, parte inferior e superior do robô e toda implementação dos circuitos eletrônicos e baterias. Montagem dos módulos de tração Montagem da estrutura inferior Montagem da estrutura superior Implementação dos circuitos eletrônicos : A montagem está em fase de andamento. Desenvolvimento da página do projeto Descrição: Esta etapa do projeto é especial e ocorre paralelamente a todas as outras fases. É periodicamente revisada e atualizada. Consiste na publicação de uma página WEB contendo contém informações sobre o projeto, tais como layout dos circuitos utilizados, dicas de montagem, nome dos patrocinadores, fotos, vídeos, relatórios e demais assuntos relacionados ao projeto.

13 Definição do layout da página Criação do conteúdo inicial da página Definição do endereço Publicação da página Revisão e atualizações.

14 Capítulo 2 2ª Fase do projeto Introdução: Esta fase compreende a montagem do sistema audiovisual do robô, no desenvolvimento de um sistema de comunicação entre microcontrolador e dvd, na compilação do programa principal e na criação e edição de um vídeo institucional que servirá como guia de apresentação dos laboratórios. Sistema Audiovisual Descrição: Esta compreende toda parte multimídia do projeto. Constitui na implementação das caixas acústicas, do DVD e do LCD ao mecanismo de locomoção. Patrocinadores: Em aberto Pesquisas sobre LCD s e DVD s Definição dos tipos de LCD e DVD Definição do patrocinador Solicitação da compra dos materiais ao patrocinador Disponibilidade dos materiais Testes do sistema Montagem do sistema : Depois de terminada a primeira fase do projeto, que constitui na montagem de toda estrutura mecânica, será iniciada a implementação do sistema audiovisual.

15 Edição do vídeo institucional Descrição: Compreende na criação e edição do vídeo que o sistema audiovisual irá rodar. Este é disparado em cada ponto de parada do robô, apresentando o respectivo laboratório em que o mesmo se encontra. Coleta de imagens e vídeos Criação do roteiro do vídeo Edição do vídeo Definição de texto e narrador Gravação do texto Edição do som Ajustes finais Gravação em mídia DVD : Iniciou-se apenas a coleta e gravação de imagens e vídeos. Após concluída a primeira fase do projeto, todos os esforços serão concentrados na criação do vídeo e no sistema audiovisual. Interface entre o microcontrolador e o dvd Descrição: Constitui no modo em que o microcontrolador dispara os capítulos do dvd. Para isto é utilizado um led infravermelho trabalhando no mesmo protocolo de comunicação do controle remoto. Definição do protocolo de comunicação do controle remoto Compilação de um programa para comunicação com o DVD Testes finais de compatibilidade : Aguardando o término da primeira fase para inicio das pesquisas.

16 Desenvolvimento do programa principal Descrição: Consiste na programação do sistema. Esta é desenvolvida utilizando a plataforma de linguagem C. Desenvolvimento do programa Testes a ajustes na programação Teste final : Pequenas partes do programa já estão concluídas, dentre elas o controle de velocidade (PWM) e o protocolo de comunicação com o Psx Controll.

17 Capítulo 3 3ª Fase do projeto Introdução: Esta fase compreende nos ajustes e aprimoramentos finais do robô. Nela executada uma série de aperfeiçoamentos e implantações de sistemas mais eficientes e funcionais, tais como determinação dos pontos de parada por RFID e desenvolvimento de uma IHM para visitas interativas. Esta etapa do projeto deverá ser constantemente revisada e atualizada, sendo que ao momento em que surgirem novas propostas de melhorias e implementações de novas funções ao robô, estas poderão ser executadas sem problema algum. Ajustes e aprimoramentos finais Descrição: Será dada pela implementação de diversos sistemas e mecanismos que tornarão o robô mais eficiente, robusto e bonito. Patrocinadores: Em aberto Implementação do sistema de RFID Criação da carenagem para o robô Desenvolvimento da IHM Criação do vídeo institucional por uma produtora Definição dos patrocinadores : Esta etapa será iniciada somente após o término e o perfeito funcionamento de todas as outras etapas.

18 Notas Finais 03/05/2007 Definiu-se o nome do projeto. Este se chamará projeto G.A.M.A. (guia audiovisual multifuncional autônomo). Levou-se em conta, na escolha do nome, o acrônimo G.A.M.A., bem como o símbolo da letra grega que lembra um Y. Esta será usada como logotipo do robô.

19 Conclusão Com a chegada dos perfis e chapas, iniciou-se a montagem de toda estrutura mecânica. Atualmente todos os esforços estão sendo concentrados nesta área, sendo que depois de concluída esta etapa resta apenas a implementação dos circuitos eletrônicos e alguns ajustes finais. A segunda fase do projeto compreende no desenvolvimento do software, na edição do vídeo institucional e na montagem da estrutura audiovisual. Esta será iniciada no momento em que o robô estiver se locomovendo perfeitamente e todos os testes da estrutura mecânica e circuitos eletrônicos já estiverem concluídos. A terceira e última etapa do projeto constituem dos ajustes e aprimoramentos finais. Previram-se diversos melhoramentos para o robô, entre eles: Implementação de um sistema de RFID para determinação dos pontos de parada; Criação de uma carenagem para o robô Criação de uma IHM para visitas interativas; Criação de um vídeo institucional profissional através de uma produtora; Exposição do robô em feiras e competições; Vale ressaltar que esta terceira etapa do projeto não possui data pré-definida para término, uma vez que a proposta inicial era de criar um sistema de audiovisual implementado em um veículo guiado de forma autônoma (AGV). Conforme a conclusão das duas primeiras etapas os ajustes e melhorias realizados ao robô deverão ser contínuos e sempre buscar o aperfeiçoamento e o melhor desempenho deste.

20 Anexo 1 Fotos