TÉCNICO EM MECATRÔNICA Allan Gondin Dias Carvalho de Oliveira Callebe Berni Cardoso

58 Pages·2016·1.58 MB·Portuguese

CURSO: TÉCNICO EM MECATRÔNICA

Allan Gondin Dias Carvalho de Oliveira
Callebe Berni Cardoso
Giovanni Machado Prevedi
Leandro Abilio de Lima Pinto
Pedro Henrique Caldas

Braço Educacional Tecnicamente Operacional
(B.E.T.O)

São Caetano do Sul
2015
Allan Gondin Dias Carvalho de Oliveira
Callebe Berni Cardoso
Giovanni Machado Prevedi
Leandro Abilio de Lima Pinto
Pedro Henrique Caldas

Braço Educacional Tecnicamente Operacional
(B.E.T.O)

Trabalho de Conclusão de Curso do
último semestre de Mecatrônica,
apresentando à banca examinadora
do Centro Paula Souza Etec Jorge
Street, sob a orientação do Prof.
Jorge Sarapka.

São Caetano do Sul
2015
Nome do Orientador
Jorge Sarapka

BANCA EXAMINADORA

Prof. Jorge Sarapika

_______________________________________________________________
Prof. (nome do orientador) afiliações

Prof. (nome do orientador) afiliações

São Caetano do Sul
2015
DEDICATÓRIA

Dedicamos este trabalho aos nossos amigos, familiares, e a todos que nos
apoiaram durante todo o desenvolvimento deste trabalho de conclusão de curso.
AGRADECIMENTOS

Agradecemos a Deus por nos permitir a realizar mais este sonho. Aos
nossos familiares por nos apoiar nessa conquista. Aos nossos professores por
estar diariamente dispostos nos ajudar durante esta jornada.
EPÍGRAFE

“O único lugar aonde o sucesso vem antes do trabalho é no dicionário.”

(Albert Einstein - citado em Na flor da idade e na idade da flor - Página 9, Gênio
Eurípedes)
RESUMO

O presente trabalho teve como objetivo demonstrar um braço robótico
controlado remota ou automaticamente com comandos seriais através da
interface Arduino. Esse braço é controlado por cinco servomotores de alto
torque com o objetivo de aplicar a movimentação nas diversas juntas do braço,
além de serem abordados alguns tópicos de programação para a plataforma
Arduino, servomotores e controle proporcional.
Este projeto se divide em duas partes: programação e construção da
estrutura. A estrutura mecânica foi construída a partir de peças projetadas no
programa AutoCAD com material de acrílico que, incrementadas a
servomotores, possibilitam as articulações do braço. Com o auxilio de um micro
controlador modelo Arduino UNO, controlam-se as posições do servo via serial
no qual se atribui: A variável “O” para controle do servo do ombro, a variável
“C” tem a função de subir e descer o servo do cotovelo demonstrando os graus,
a variável “G” é utilizada para abrir e fechar garra e por fim a variável “B” para
movimentar a base da esquerda para a direita e da direita para a esquerda,
com isto marcam-se as posições corretas que o usuário deseja para
manipulação do objeto e com estas posições estabelecidas é possível
automatizar seus movimentos. Com os sinais gerados por esta porta envia-se
um sinal a PWM e cada servo, onde seus eixos posicionam-se no ângulo que
se deseja.

Palavras-chave: Servomotor, porta serial, automático, braço.
ABSTRACT

This study aimed to demonstrate a robotic arm controlled remotely or
automatically with serial commands via the Arduino interface. This arm is
controlled by servomotors five high torque in order to apply the movement in the
various joints of the arm, besides being addressed some scheduling threads to
Arduino platform servo and proportional control.
This project is divided into two parts: planning and construction of the structure.
The mechanical structure was built from parts designed in AutoCAD program
with acrylic material that augmented the servo motors, enable the joints of the
arm. With the aid of a microcontroller Arduino UNO model, control is the servant
positions via serial in which it attributes: The variable "O" for shoulder servo
control, the variable "C" has the function of up and down the elbow servo
showing degrees, the variable "G" is used to open and close claw and finally the
variable "B" to move the base from left to right and from right to left with that
mark the positions correct the user wants to manipulation of the object and with
these established positions you can automate their movements. With the
signals generated by this port sends a signal to PWM and each servant where
their axes are positioned at the angle you want.

Keywords: servomotor, serial port, automatic, arm.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1-Eixo de articulação ombro com cotovelo ..................................................... 15
Figura 2-peça que compõe a estrutura do cotovelo .................................................. 15
Figura 3-Haste do ombro com fuso de 4,5 mm diâmetro e 140 mm de
comprimento ................................................................................................... 16
Figura 4- caixa da base e para acoplar os componentes .......................................... 16
Figura 5-Haste do braço cortada a laser ................................................................... 17
Figura 6-Parte interna do servo motor ....................................................................... 18
Figura 7-Servomotor com os componentes acoplados ............................................. 19
Figura 8-Demonstração pulso de 20ms .................................................................... 19
Figura 9-Posição do servo de acordo com o pulso ................................................... 20
Figura 10-Servomotor submetido a um torque de 1kgf/cm ....................................... 21
Figura 11-Diferentes servos ...................................................................................... 22
Figura 12-Conexões padrão ...................................................................................... 22
Figura 13-Arduino UNO ............................................................................................. 23
Figura 14-Tela serial de digitação dos membros e seus respectivos graus .............. 29
Figura 15-Tabela para anotar os graus ..................................................................... 29
Figura 16-Programa de trajetória e automatização do braço .................................... 30
Figura 17-Tabela de gastos....................................................................................... 33
Sumário
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 12
2 Objetivo ........................................................................................................... 14
3 PROCESSO DE CONSTRUÇÃO ................................................................... 15
3.1 Estrutura mecânica ......................................................................................... 15
4 MONTAGEM BRAÇO ROBÓTICO. ................................................................ 17
4.1 Materiais utilizados ......................................................................................... 17
4.1.1 Acrílico ............................................................................................................ 17
4.1.2 Servo motor .................................................................................................... 18
5 PLATAFORMA ARDUINO. ............................................................................. 23
5.1 O que é o Arduíno? ........................................................................................ 23
5.2 O Hardware .................................................................................................... 23
5.2.1 Fonte de Alimentação ..................................................................................... 24
5.2.2 Núcleo CPU .................................................................................................... 24
5.3 Entradas e Saídas .......................................................................................... 24
5.3.1 Entradas Digitais ............................................................................................. 25
5.3.2 Entradas Analógicas ....................................................................................... 25
5.4 Pinos com funções especiais. ......................................................................... 25
5.4.1 Comparadores analógicos .............................................................................. 26
5.5 O software ...................................................................................................... 26
5.5.1 Estruturas do programa. ................................................................................. 27
5.5.2 Serial monitor .................................................................................................. 27
6 Lógica e programação .................................................................................... 28
6.1 Mapeando o braço no espaço ........................................................................ 28
6.2 Automatizando o braço ................................................................................... 29
7 CONCLUSÃO ................................................................................................. 30
7.1 Resultados obtidos ......................................................................................... 31
7.2 Dificuldades encontradas ................................................................................ 31