Montar projetos de robótica e mecatrônica sempre esbarra em dificuldades, principalmente se isso for feito por estudantes, professores e hobistas. Onde encontrar as peças mecânicas e as peças eletrônicas que se encaixam umas na outras? A solução está no uso de kits que sejam projetados por profissionais experientes tanto na mecatrônica como tecnologia como no seu ensino. Assim, nossa recomendação neste setor vem justamente de nosso parceiro PNCA que disponibiliza seu fabuloso Kit Alfa de que falaremos neste artigo e a partir do qual desenvolveremos diversos projetos que farão parte desta seção.
A PNCA Robótica e Eletrônica desenvolveu um sistema modular para projetos de robôs, dspositivos mecatrônicos, automatismos formado por diversos conjuntos de peças que passamos a detalhar. O Kit Alfa que contém estes elementos pode ser encontrado em diversas versões, conforme pode ser constatado por uma visita ao site www.pnca.com.br.
Os elementos do kit são os seguintes:
Componentes Estruturais
São as partes mecânicas que podem ser utilizadas em robôs, veículos, automatismos, etc. Existem diversos tipos de elementos básicos nesta categoria tais como barras perfuradas em alumínio reciclável de diversos tamanhos, formatos e números de furos, bases de montagem, conjunto de rodas com pneus, roda livre, eixos, porcas, parafusos e ferramentas. As diversas partes podem ser fixadas uma nas outras através de parafusos e porcas de modo que depois de utilizados, os projetos podem ser desmontados e todas suas partes reaproveitadas em novos projetos indefinidamente. Mais do que isso, peças de dois ou mais conjuntos podem ser utilizadas em um projeto mais complexo.
Utilizando ferramentas simples (chave e alicate) pode-se montar qualquer automatismo, robô ou outro projeto com facilidade sem muito esforço. Os furos das peças são dimensionados de tal forma que o encaixe entre elas é possível em diversos ângulos e posições, dando assim uma grande flexibilidade ao montador no sentido de criar as mais diversas formas.
Por outro lado, as peças são bastante resistentes, suportando esforços que tanto o peso da estrutura como os movimento produzem. As peças móveis rodas e engrenagens, por outro lado, possibilitam uma movimentação livre com a transferência de força ou torque com facilidade.
Kit Alfa
Kit Alfa Aprendiz
Módulo de Controle MC 2.5
Este módulo é o cérebro dos projetos, consistindo em microcontroladores que podem ser programados para realizar as funções previstas para o projeto. Este módulo recebe o programa através de um cabo serial ligado a um controlador, mas também pode ser programado por um teclado. Além da conexão ao computador, este módulo possui entradas para sensores digitais e analógicos (4 para cada) e saídas de potência (drivers) para o controle de dispositivos externos tais como motores de corrente contínua (2 saídas). Estas saídas podem ser programadas para operar no modo PWM, obtendo-se assim um controle preciso da velocidade dos motores. Temos ainda 4 saídas para o controle de servomotores.
O módulo MC 2.5 é um controlador lógico e programável.
O MC 2.5 tem como entrada:
Um teclado de quatro elementos;
Quatro entradas analógicas e
Quatro entradas digitais.
As saídas do MC 2.5 são:
Seis leds;
Um acionador acústico do tipo buzzer;
Quatro saídas PWM para o controle de servomotores e
Duas saídas PWM para o controle de motores DC.
Oito saídas digitais (comutadas com as entradas analógicas e digitais)
O MC 2.5 pode ser programado pelos ambientes LEGAL e +LEGAL desenvolvidos pela PNCA em português.
Conjunto de Atuadores
Os atuadores consistem nos elementos que vão produzir movimentos. No caso, o kit fornece dois motores de corrente contínua com caixa de redução acoplada, Além disso temos servomotores e 6 LEDs, além de um buzzer para reprodução sonora, que é um dos recursos que podem ser programados no módulo de controle para emissão de notas musicais. Neste caso a PNCA também disponibiliza atuadores avulsos como motores e servos para a elaboração de projetos mais complexos, ou para reposição.
Conjunto de Sensores
Este conjunto é formado por diversos sensores que são usados para a interação do projeto com o meio externo. Temos sensores de contato, sensores de luz, temperatura, cor, infravermelho, ruído e um detector de faixas, que analisaremos em pormenores mais adiante. Sensores de diversos tipos podem ser adquiridos de forma avulsa de modo a atender a um projeto mais complexo.
Os sensores são os sentidos dos robôs e dos sistemas de automação, tendo por finalidade proporcionar sua integração com mundo exterior. Podemos dizer que os sensores são equivalentes aos órgãos do sentido dos seres vivos.
A tecnologia eletrônica proporciona uma grande variedade de dispositivos sensores que podem ser utilizados com facilidade num kit como o Alfa.
Trabalhando em conjunto, estes sensores possibilitam ao robô ou ao dispositivo de automação montado uma integração completa tanto com o meio ambiente como também com seres vivos (humanos) e até mesmo outros robôs.
Os sensores do kit Alfa podem ser divididos em duas categorias:
a)Sensores Internos
São os sensores utilizados para monitorar o funcionamento dos diversos dispositivos internos ao automatismo montado. Nesta categoria podemos incluir os circuitos de sensoriamento da carga das baterias, o sensor de velocidade de deslocamento do robô, do movimento de um braço mecânico ou ainda de uma ponte rolante ou elevador. Estes sensores, mesmo não tendo acesso ao ambiente externo, são fundamentais para o correto funcionamento do projeto.
b)Sensores Externos
Estes sensores interagem com o mundo externo, sendo usados para captar informações do mundo exterior, por exemplo, temperatura, luminosidade, posição, cor de um objeto, etc. Podemos dividir estes sensores em duas categorias quanto ao princípio de funcionamento:
- Sensores analógicos
Os sensores analógicos fornecem em sua saída uma grandeza analógica (tensão ou corrente) em função da grandeza física que devem monitorar. Por exemplo, um sensor de temperatura fornece em sua saída uma tensão proporcional a esta grandeza, ou seja, uma tensão análoga à temperatura. Isso significa que, dentro da faixa de saídas possíveis, este sensor fornece valores que a preenchem de modo contínuo, ou seja, entre os limites de operação (temperatura) a tensão de saída pode assumir qualquer valor.
- Sensores Digitais
Os sensores digitais são diferentes, porque fornecem valores discretos (aos saltos) dentro de uma escala de valores. Por exemplo, um sensor digital de 4 bits de temperatura só pode fornecer 16 valores possíveis de temperatura dentro da escala medida, ou seja, de 0000 a 1111. Quanto mais bits o sensor digital utilizar, maior é a quantidade de valores que ele pode fornecer, ou seja, maior sua resolução.
O kit Alfa possui sensores dos dois tipos.
Em outros artigos desta série explicaremos pormenorizadamente como cada sensor funciona e como utilizá-los nos projetos que descreveremos.
Ambiente de Programação
Através do ambiente de programação criamos, compilamos e testamos os programas escritos em linguagem própria, o “Legal”, desenvolvida especialmente para o kit alfa, de fácil entendimento e uso.
Com todos estes elementos é possível montar uma infinidade de projetos que vão de robôs (Robô Zero, por exemplo, que descreveremos no nosso próximo artigo da seção), braços mecânicos, elevadores, esteiras rolantes (pontes rolantes), guindastes, carrinhos de corrida, cancelas automáticas, portas de garagem automáticas em miniatura e muito mais, que somente está limitado pela imaginação de cada um.
Para que o leitor tenha uma idéia do que é possível fazer com o kit alfa vamos detalhar um pouco de seus elementos, começando pelos sensores:
Para os Educadores
As características do kit Alfa da PNCA o torna o recurso ideal para educadores que pretendam implantar o ensino de tecnologia em suas escolas. Conforme já salientamos em outros artigos (Veja Método de Ensino de Newton C. Braga neste site), ensinar tecnologia não consiste simplesmente em ensinar a acessar a Internet e utilizar as suas ferramentas., A robótica e a mecatrônica, além da eletrônica e outras tecnologias são os verdadeiros representantes do ensino de tecnologia possibilitando não só o conhecimento da teoria em si como também da prática como a montagem que permite o aprimoramento e manutenção da coordenação motora fina que nossos estudantes estão perdendo por falta de uso.
Fácil de utilizar com experimentos que podem ser aplicados desde o ensino fundamental até o ensino médio, técnico e mesmo superior o kit Alfa consiste na ferramenta ideal de ensino de tecnologia. Os educadores interessados em mais informações devem acessar o site da PNCA, para o qual damos o link.
