Yallis

Ter Jan 07, 2014 10:33 pm
Desenvolvimento de uma plataforma robótica genérica

Eu estou desenvolvendo para a minha faculdade uma plataforma robótica genérica para ser utilizada em estudos nas áreas de robótica móvel e navegação autônoma. Porém o projeto da plataforma em si é quase puramente mecânico, e mecânica não é o meu forte. Por isso necessito do auxílio de vossa sabedoria.

Por enquanto é mais ou menos essa a ideia que eu tenho para a plataforma, com motores de scooter/patinete elétrico, redução por corrente, estrutura em chapas de alumínio de 4mm e rodas entre 6" e 10".

 

Mas o que está me quebrando a cabeça neste momento é a transmissão/redução. Desde o principio a minha ideia foi usar correntes, imaginei que seria mais adequado por terem a vantagem do tamanho customizável e mais fácil encontrar por serem comuns. E realmente até são mais facilmente encontradas graças as lojas de peças para motos e bicicletas, no entanto, tais lojas não proveem as devidas especificações técnicas que me ajudariam a projetar a plataforma. O que me levou a estar agora analisando catálogos de alguns fornecedores mais especializados. E já que teve que ser desse jeito, estou cogitando até o uso de correias sincronizadas. A seguir uma imagem da minha ideia para a redução.

 

A principio eu não pretendo usar todos esses estágios que aparecem na imagem, são apenas para ilustrar, já que se trata de uma plataforma genérica que leva em conta o quesito de flexibilidade. Pretendo usar apenas dois estágios. Neste momento eu estou procurando a melhor forma de projetar os eixos da redução.

Eu pretendo atualizar o tópico futuramente conforme os avanços. Mas agora eu gostaria da opinião dos mais familiarizados perante as minhas escolhas, já que eu não faço a menor ideia se, por exemplo, chapas de alumínio de 4mm atendem bem como material estrutural no caso. Além de estar na duvida se a minha ideia para fixação das partes, com dobras nas próprias chapas que compõem as laterais, é boa ou se seria melhor usar cantoneiras para isso. Imagem com detalhes a seguir.

 

Por enquanto é isso.

Yallis

Sab Fev 15, 2014 9:32 pm
Desenvolvimento de uma plataforma robótica genérica

Dando uma atualizada...

O projeto tem andado bem desde o último post, passando por várias dificuldades e alguns apertos, mas evoluindo. A primeira coisa que eu fiz depois da primeira mensagem do tópico, foi alterar o passo da corrente e rodas dentadas a serem usadas, por conta disso, o espaço ficou mais apertado, e eu só encontrei solução acrescentado mais um estágio na redução para ficar perto da relação de 20:1 que eu queria, se me lembro bem ficou em algo perto de 17:1.

 

Mesmo com o espaço ficando mais apertado, sobra espaço para o acréscimo de mais um estágio, caso encontrem necessidade disso.

 

As rodas apresentadas nas imagens estão longe do real, sendo essa a parte com maior pendência, por enquanto. E mais uma imagem só porque já estava separada.   

 

Eu havia separado essas imagens há bastante tempo, mas o tempo tem sido corrido, dificultando atualizar o tópico. Agora já constam evoluções que não são apresentadas nas imagens. Eu precisei fazer algumas alterações no projeto e a montagem no Inventor está bem incompleta, por isso usar essas imagens para ilustrar. Porém estamos perto do começo da manufaturas das peças necessárias, mas como a apresentação parcial do projeto é em menos de duas semanas, vai esperar um pouco mais.

Perrotti

Qua Mar 12, 2014 1:20 am
Desenvolvimento de uma plataforma robótica genérica

Olá Yallis,

Achei bem legal o trabalho que vc está desenvolvendo e combina muito bem com o projeto que eu desenvolvo na faculdade. Talvez a gente possa trocar figurinhas e se ajudar nestes projetos. 

Vi que o teu projeto está focando mais na parte estrutural, ou pelo menos a parte que vc mostrou no post. O meu projeto foca mais na parte do software, já que sou da área da programação, mas o objetivo é o mesmo: produzir um sistema robótico autônomo e de baixo custo.

Na verdade a parte do "autônomo" ainda está distante no meu projeto, mas está caminhando para isso. O que eu pretendo é construir um robô que seja capaz de mapear o ambiente em volta dele criando uma representação 3D no computador e usando fotos reais para renderizar o ambiente virtual. Wireless evidentemente, mas quero que seja de pequeno porte e de baixo custo, então estou evitando soluções como o Kinect. Isso obrigaria que o robô tivesse um porte muito maior do que pretendo.

Sobre o sistema de propulsão, vi que o teu protótipo vai ter quatro rodas e tração em todas elas. Com certeza isso deixa o robô mais robusto e mais potente, o que seria adequado pra um robô de combate ou um robô outdoor, mas se o objetivo é a navegação autônoma, isso não complica bastante a navegação? Se vc não tem rodas direcionais, sempre vai ter um arrasto dos pneus para fazer curvas, não é assim? A não ser que ele nunca faça curvas, apenas giros assim o arrasto seria menor. Veja, não sou nenhum expert no assunto, só estou tentando entender melhor pq estou envolvido em um projeto com um objetivo bem parecido. Depois vou abrir um tópico aqui pra mostrar o projeto.

Obrigado por partilhar teu projeto, valeu.

Yallis

Qui Mar 13, 2014 12:20 pm
Desenvolvimento de uma plataforma robótica genérica

Perrotti,

Na verdade o meu trabalho consiste no desenvolvimento de uma plataforma robótica móvel com navegação, desde sua estrutura à seu algoritmo de navegação. Nos post's é apresentada apenas a parte estrutural pois essa é a parte do projeto cuja detenho menor conhecimento.
Meu enfoque não é exatamente no desenvolvimento de uma plataforma de baixo custo, mas sim no desenvolvimento de uma plataforma versátil, expansível e flexível, embora baixo custo seja relativo.

Como o projeto visa ser versátil, eu considero seu uso em ambientes acidentados, além de trabalhar para que sua locomoção funcione tanto com tração nas quatro rodas como em apenas duas. A meu ver, o sistema de direção diferencial facilita a navegação em ambientes fechados e semi-estruturados. Eu recomendo você começar por uma revisão bibliográfica, estudar trabalhos em robótica móvel e estudar os sistemas de direção tipicamente usados nestes tipos de robôs, assim você entenderá seus propósitos e escolherá adequadamente o sistema a ser empregado à seu projeto.

Para o sistema de navegação e sensoriamento, por enquanto estou usando a plataforma Raspberry Pi e uma webcam comum, usando visão computacional.
Eu ainda não posso dar muitos detalhes pois ainda estou na metade do projeto, porém qualquer dúvida, critica ou sugestão, você pode deixar aqui mesmo neste tópico. Já se seu projeto desfocar muito deste, você pode criar um tópico sobre seu projeto para que ele possa ser discutido.

Yallis

Seg Jan 08, 2018 5:28 am
Desenvolvimento de uma plataforma robótica genérica

Atualização do tópico:

Na época eu não consegui terminar o projeto no prazo de 12 meses básicamente pelo fator que costuma ser o empecilho maior de todos os projetos, o dinheiro. A ideia era que eu desenvolvesse o projeto e ele ficasse na faculdade, assim era suposto que eu comprasse os materiais e depois seria reembolsado. Mas não foi assim que a coisa aconteceu, o prazo do projeto encerrou e eu fiquei com um amontoado de peças e sem dinheiro para finalizar o projeto, mas ainda com a ideia de terminar o projeto algum dia.

O tempo passou, acumulei algum dinheiro, e decidi reprojetar tudo para utilizar apenas o que eu já tinha em mãos, que eram coisas como as rodas, rodas dentadas para a redução, cerca de um metro de corrente, os motores e as baterias. Mas ainda faltava o crucial, o material para a estrutura, mas eu não poderia pagar pelo material mais a usinagem. Então notei que havia um pedaço consideravel de acrílico largado em casa, espessura de 6mm, um material que eu mesmo poderia cortar e furar com as ferramentas que já possuia.

Então redesenhei todo o projeto:

 
 
 
 

Desenhei os moldes das partes estruturais, imprimi e colei sobre o pedaço de acrílico, cortei com arco de serra e fiz os furos com furadeira de bancada. O resultado não ficou excelente, mas ficou aceitável.

 
 
 
 
 

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Yallis

Seg Jan 08, 2018 6:18 am
Desenvolvimento de uma plataforma robótica genérica

Quanto a mentagem, a ideia era que as partes de acrílico se encaixassem quase como lego, usei cantoneiras para prender as peças umas às outras com parafusos alen M5. Usei barra roscada 5/8" para os eixos das rodas e barra roscada 5/16" para o eixo da redução. Os motores são MY6812 de 24V e 120W. No motor tem uma roda dentada de 11 dentes, na redução tem uma roda dentada de 45 com uma 17 dentes acoplada, e nas rodas, rodas dentadas de 27 dentes. Na tampa usei chapa de alumínio de 1mm que também tinha largada por aqui.

 
 
 

Embora tenha todas as marcações no acrilico, eu não cheguei a fazer todos os furos.
Eu ainda precisei gastar com algumas coisas para concluir o projeto, como brocas, rolamentos, mais alguns metros de corrente e mais alguns parafusos e porcas. Eu parei de calcular o custo quando passou de R$ 1500,00, isso inclui peças, ferramentas, usinagem das rodas dentadas da redução e boa parte desse valor foi gasto com fretes, mas esse custo diz respeito apenas a parte mecânica.

É assim que ele está hoje:

 
 
 
 
 

Ele tem um Raspberry Pi 2 embarcado que roda como servidor, eu o controlo por Wifi com um controle de XBox 360 conectado ao meu computador e o robô possui três câmeras, sendo um par de câmeras funcionando como visão estéreo. A Ponte-H eu mesmo projetei, ela usa Mosfets IRF540 e IRF9540. E estou usando duas baterias de chumbo 12V 7000mAh.

Ponte-H e esquema elétrico:


 

Eu tinha a ideia de implementar pan e tilt nas câmeras, por isso os servos no esquema.

O prejeto ficou pesando cerca de 25kg. Ele é bem rápido, muito rápido mesmo, mais do que eu gostaria, mas isso é devido a não ter usado mais um estágio na redução como planejado a princípio. Eu não sei dizer ao certo a velocidade que alcança, primeiro porque não pude testá-lo em um lugar amplo e também porque só cheguei a usar metade do duty cicle nos motores e mesmo assim já é bastante. E também que eu ainda estou estudando um failsafe para que ele não saia por aí descontrolado.

Ainda tem vários pontos que continuam em desenvolvimento no projeto, quanto a parte mecânica, eu ainda gostaria de adicionar mais um estágio e fazer o alívio nas rodas dentadas da redução. Quanto a parte computacional, a ideia sempre foi que se movesse autonomamente, mas não me sinto seguro até resolver o failsafe.

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