O objectivo deste projecto é a promoção da Tecnologia e da Ciência junto dos jovens através da experimentação, por parte destes, de um processo de concepção e realização de um pequeno robô.
A concretização do projecto passa pela construção em cada escola parceira de um pequeno robô móvel com as características necessárias para participar na prova de Busca e Salvamento. Este projecto é adequado a alunos do 3.º ciclo do ensino básico por não requerer grandes conhecimentos de Mecânica, de Electrónica, ou de Informática. O robô deve ser capaz de realizar pequenas tarefas tais como seguir um trilho desenhado no pavimento, contornar obstáculos, subir e descer rampas e detectar e sinalizar cores.
Imagens de DEAR robôs v1 em váras fases de montagem
O que é DEAR Robot v2?
Trata-se de nova versão do DEAR Robot v1. é uma edição melhorada, com uma nova placa e um novo pacote de componentes electrónicos e mecânicos, com a possibilidade de se poderem escolher opções (vêr em baixo). Os componentes incluídos com as instruções em CD permitem que se possa montar um robô que possa participar na prova de Busca e Salvamento.
Quais são as características do DEAR Robot V2?
O robô deverá caber dentro de um cilindro de 22 cm de diâmetro e não exceder os 22 centímetros de altura.
O controlo do robô é feito por um microcontrolador PICAXE-28X1 da Revolution Education, Reino Unido, que consiste num circuito integrado que tem memória, unidade de processamento e circuitos de entrada e saída. O PICAXE-28X1 é previamente programado com o código bootstrap, que possibilita que este possa ser programado mais facilmente e através da ligação série ao PC com apenas três fios.
O microcontrolador PICAXE-28X1 é programado através da linguagem Basic que contém comandos em inglês simples e que permite que se efectue a interacção entre as entradas (por exemplo através de sensores) e as saídas do microcontrolador segundo a programação efectuada. O DEAR Robot v2 vem com uma placa e os componentes electrónicos necessários que são montados numa placa de circuito impresso incluída.
O pacote de componentes incluídos com DEAR Robot v2 inclui quatro sensores para a sua orientação e detecção de vítimas: um sensor seguidor de linhas (que detecta o percurso da pista), um sensor de toque (2 microswitches que detectam obstáculos), um sensor de inclinação (2 switches que actuam nas subidas e descidas) e um sensor de cores (uma LDR com dois LEDs brancos de alto brilho e um potenciómetro).
O robô movimenta-se através de três rodas, duas das quais são motorizadas por servos HS311 incluídos, os quais deverão ser modificados para funcionarem como motores de rotação contínua. O microcontrolador controlorá através de ponte-H (consituido pelo integrado L293D que é montado na placa principal que contém o microcontorlador) estes motores de modo a assegurar as detecções que os sensores efectuarem.
A alimentação eléctrica do robô é efectuada através de uma bateria recarregável de alta rentabilidade incluída. Pode-se adquirir carregador (não incluÃdo) para esta bateria (vêr em baixo).
Como é que funcionam os sensores?
O sensor seguidor de linha funciona à base de LEDs emissores e receptores de infra-vermelhos que são senséveis à diferença de contraste entre o preto e o branco, visto que o branco reflecte e o preto não reflecte. Este sensor envia um sinal ao microcontrolador a leitura feita, informando-o se deve virar para a esquerda, ou para a direita.
O sensor de obstáculos funciona também à base de toque dos microswitches que serão colocados na parte de frente do robô. Os microswitches funcionam por ligar/desligar e este sinal informará ao microcontrolador, se há obstáculos na pista, ou se a pista está livre, ou se deve recuar virando para esquerda ou para direita.
O sensor de inclinação funciona quando o robô segue um plano inclinado, quer a descer quer a subir, sendo fornecido em quantidade de 2.
O sensor de cores funciona mediante a leitura efectuada pela LDR. Esta leitura varia devido ao índice de reflexão de cada cor, visto que umas cores reflectem mais luz que as outras e isto faz variar os valores da resistência da LDR. Os dois LEDs brancos de alto brilho iluminarão o objecto e o potenciómetro serve para variar a sensibilidade da LDR. Estão incluÃdos um besouro e LED vermelho, além dos dois LEDs brancos de alto brilho.
Como funciona um servomotor?
Um servomotor é um pequeno dispositivo com um eixo que pode ser posicionado numa posição angular desejada pelo envio de sinais codificados. Enquanto existir um sinal aplicado na entrada, o servo irá manter a posição angular do eixo. Quando o sinal mudar, a posição angular do eixo também muda. Na prática, os servos são utilizados em aviões radio-controlados para controlar os lemes de profundidade e de direcção. São também utilizados em carros radio-controlados, brinquedos e robôs.
Os servos são extremamente úteis em robótica. Os motores são pequenos e possuem já incorporado o circuito electrónico de controlo e apresentam uma potência elevada face às suas dimensões. Um servo standard como o Hitec HS311, como se vê na figura, possui 3 a 3,5Kgs de binário a 4,8V /6,0V: 3/3.5 kgs de binário, que é bastante para o seu tamanho. Fornece ainda potência proporcional à carga mecânica. Um servo pouco carregado consome pouca energia. O servomotor tem três fios de ligação, tendo na ponta uma ficha fêmea com três pinos: um para a alimentação (+5volts, normalmente de cor encarnada), outro para a massa (normalmente de cor preta) e finalmente o fio branco para o controlo.
O servomotor é alterado para a rotação contínua. O DEAR Robot v2 traz no CD de acompanhamento as instruções de como alterar o servo.
Kit de DEAR Robot... O que contém o pacote?
- Placa de CI com componentes para a mesma, incluindo PICAXE28X1 e LD293D.
- Painel branco (pintável) de 3mm de espessura e 20x25cm (que serve de estrutura do robô).
- 2 rodas com pneus e um rodízio (que serve de terceira roda omindireccional de frente).
- 2 servomotores HS311 (que devem ser adaptados para rotação contínua).
- Sensores: seguidor de linha, de obstáculos, de inclinação e de cores.
- Placa stripboard para a montagem dos sensores.
- Bateria de 9,6V/2000Ah
- Conjunto de 9 fios de 0,5m de várias cores e fichas Molex, em linha e jumpers
- Cabo de programação série AXE026
- Interruptor unipolar simples ON-OFF-ON
- Conjunto de parafusos M3 de 8 de 20mm e 8 de 40mm
- Fita adesiva de face dupla 50mmx150mm
- CD com software editor da PICAXE, códigos, manual de montagem e informação técnica complementar.
Tudo isto numa robusta caixa de plástico, que poderá ser utilizada para acondiconar o robô e suas peças!
Peças opcionais para uma melhor optimização do robô a ser montado:
Trocar o sensor de obstáculos pelo sensor ultrasónico SRF05 ou linha seguinte:
Trocar o sensor de obstáculos pelo sensor infravermelhos GP2D12,
Trocar os dois servomotores HS311 por dois servomotores HSR-1422CR de rotação contínua.
Trocar o rodízio por roda omnidireccional.
Trocar o cabo RS232 de programação AXE026 pelo cabo USB AXE027.
Adquirir carregador de baterias para robôs.
