63ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

BRAÇO MECÂNICO INTELIGENTE CONTROLADO POR MICROCONTROLADOR

Diego Garcia Borges 1 Amarildo Verginio Moreira Júnior 1 Marcelo Semensato 2

1. Área de Indústria - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás 2. Prof. MSc./Orientador - Área de Indústria - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás

INTRODUÇÃO:

Devido à automação industrial, fortemente empregada nas últimas décadas, as produções aumentaram, em contrapartida os custos e as falhas de operação reduziram. Pode-se considerar a automação uma das principais áreas industriais que requer sempre mais investimentos e pesquisas. O braço mecânico controlado é muito utilizado em diversas funções industriais, principalmente na indústria automobilística. São programados para realizar determinada tarefa com precisão. O custo/benefício destes equipamentos é alto em comparação com a mão-de-obra humana. É comum a idéia que a automação trás um revés social: o desemprego. Mas quanto maior a produção maior o consumo e a empregabilidade. O braço mecânico proposto é controlado por microcontrolador. O microcontrolador é responsável por todos comandos do braço mecânico. O braço mecânico faz a varredura de uma área e quando o sensor localiza o objeto manda um sinal que é interpretado pelo microcontrolador indicando a distância exata do objeto. A garra é acionada e captura o objeto. É um típico controle de malha fechada. A realimentação é obtida pelo sensor óptico que possui a função de detectar o objeto. O microcontrolador recebe o sinal e envia o comando ao atuador (motor de passo).

METODOLOGIA:

O braço mecânico constitui-se basicamente da base móvel onde é acoplado o microcontrolador, das articulações sob ação dos motores de passo e sensor de presença. O braço mecânico possui quatro graus de liberdade. O primeiro motor de passo está acoplado na base e move o braço para trás e frente. O segundo motor de passo é acoplado no suporte do braço e garante o movimento no sentido horário e anti-horário. O terceiro motor de passo é acoplado a uma rosca de alumínio que movimenta a articulação da garra para baixo ou cima. O quarto motor de passo está acoplado na garra e coordena a abertura da garra. Toda estrutura do braço é feita de alumínio. O microcontrolador é responsável por todo o controle do braço. A programação é realizada em linguagem C e compilada para a linguagem do microcontrolador 18F452, que é o utilizado. A escolha deste microcontrolador deve-se ao fato de possuir entradas A/D e memória suficiente para o projeto. A entrada A/D é utilizada para captar o sinal do sensor óptico e interpretar a distância exata em que o objeto se encontra da base. O sensor óptico é elaborado com um emissor e receptor de luz. É utilizado duas fontes de alimentação, uma de 5 V para o microcontrolador e outra de 12 V para o circuito de força que alimenta os motores de passo.

RESULTADOS:

O primeiro protótipo do braço mecânico foi montado com sucesso, ou seja, a base, a garra e o controle via computador. O braço captura os objetos por controle manual via computador. É possível mover o braço em todos os sentidos. O protótipo final está sendo elaborado trocando o comando manual por um controle automático inteligente, utilizando o microcontrolador com programação pré-definida e o sensor óptico. O novo projeto será mais dinâmico, pois será utilizado o microcontrolador, substituindo o computador. O microcontrolador, embora não tenha os recursos do computador, é muito acessível e barato. E finalmente será utilizado o sensor óptico para detectar o objeto sem a manipulação manual. O protótipo final desenvolverá a mesma função do primeiro protótipo, ou seja, movimentar-se em um caminho estipulado, capturando os objetos encontrados e guardando-os. A vantagem é a automatização do processo.

CONCLUSÃO:

Os resultados obtidos até o momento são satisfatórios. O braço apresenta liberdade em suas articulações, resposta rápida aos comandos e captura precisa dos objetos. O futuro das pesquisas pode ser direcionado para braços mecânicos mais potentes ou robôs de competição.

Palavras-chave: Braço Mecânico, Microcontrolador, Sensor de Presença.