Mini Robô (MEC183)

Eis aqui uma montagem interessante para os interessados pela robótica, por brinquedos eletrônicos e outras curiosidades, mas que não possuem recursos para a realização de um projeto muito complicado. Trata-se de um mini-robô que vê obstáculos e objetos luminosos através de dois fototransistores usados como “olhos”. Os fototransistores enviam as informações para o “minicérebro” do robô que o guia no sentido de procura os lugares mais claros.

A definição de onde termina uma montagem que pode ser considerada um brinquedo e onde começa uma montagem que pode ser considerada um projeto sério de robótica não pode ser feita com precisão.

Na verdade, qualquer brinquedo que consegue se movimentar e realizar uma série de tarefas previamente programadas (quer seja pelo usuário ou pelo fabricante, já no projeto) pode ser considerado resultado da robótica.

Assim, grande parte dos brinquedos que hoje utilizam recursos eletrônicos e que são comuns em nossas lojas, pelo seu comportamento e pela sua tecnologia, podem perfeitamente se enquadrar na robótica, é claro que em seus estágios iniciais.

No Brasil ainda não temos recursos técnicos que nos permitem praticar a robótica como hobby, e mesmo em escala experimental os projetistas encontram sérias dificuldades, principalmente com as partes mecânicas dos projetos.

O que propomos neste artigo é uma iniciação à robótica, na forma de um projeto que ao mesmo tempo que serve como curiosidade, também leva o montador a adquirir experiências principalmente no trato das partes mecânicas.

Nosso Robô tem um cérebro, uma parte mecânica e uma parte sensorial, o que significa que dentro dos princípios da robótica, na sua forma mais avançada, ele se enquadra como membro perfeitamente situado numa escala razoável.

É claro que todas estas partes são mínimas, mas o suficiente para que ele tenha um comportamento próprio bastante interessante.

Assim: o sensor é formado por dois fototransistores que atuam como “olhos" eletrônicos, interando o robô com o meio ambiente.

Ele “enxerga" regiões claras e escuras, distinguindo-as.

O cérebro é do tipo mais simples que pode existir: apenas um bit de capacidade, semelhante ao de uma ameba - se é que podemos fazer tal comparação que comanda o sistema mecânico a partir das informações vindas dos sensores.

No entanto, mesmo com apenas, um bit seu comportamento não é propriamente digital, mas sim analógico, com uma graduação de níveis de estímulos e respostas que lhe confere um comportamento bastante interessante.

Muito mais que uma unidade lógica, podemos associar este “mini cérebro" a uma unidade biônica. (Deixamos que os leitores mais avançados evoluam o projeto no sentido de chegar a Uma unidade "positrônica" com a devia permissão do Dr. Asimov).

Finalmente temos a parte mecânica, que simplesmente lhe confere movimento, e que é formada por dois motores que levam o nosso robô a qualquer parte, desde que em terreno plano.

O resultado do acoplamento de todos estes recursos é bastante interessante:

Temos um robô cujo movimento depende da luz e de sua proveniência. Os estímulos de luz levam o robô a procurar regiões claras.

Objetos e obstáculos “são percebidos" pelo robô que os contorna ou muda de direção com a sua aproximação.

Para a montagem, tivemos o cuidado de nos basear em materiais que pudessem ser obtidos com facilidade em nosso mercado e mesmo improvisados a partir de sucata.

Os leitores dotados de imaginação não terão dificuldades em modificar a parte mecânica segundo a disponibilidade de material.

Como Funciona

O princípio é muito simples conforme se pode observar pelo diagrama da figura 1.

Figura 1 – Diagrama simplificado

Um multivibrador astável alimenta dois motores comuns.

No controle do tempo de condução de cada ramo do astável são ligados os sensores, dois fototransistores.

Com igual grau de iluminação, o astável tem tempos de condução por ramos iguais, e com isso os motores giram na mesma velocidade.

Nestas condições o robô avança em linha reta.

Se um dos fototransistores é iluminado mais que o outro, o astável se desequilibra, e um dos motores gira mais rápido e o outro mais lento.

O resultado é que o robô tende a fazer uma curva.

Se não houver qualquer fonte de luz que equilibre a condução dos fototransistores, o robô dará uma volta completa até que encontre uma região de igual iluminação que leve o circuito ao equilíbrio.

Se for encontrada uma fonte de luz nesta volta, o equilíbrio é atingido e ele passa a se mover em linha reta na direção dessa fonte.

Ajustes de equilíbrio em trimpots levam o robô ao comportamento desejado.

Dois LEDs ligados aos coletores dos transistores do multivibrador dão ainda um efeito visual interessante ao robô.

Estes LEDs piscam em conformidade com a luz que ele vê, numa espécie de resposta luminosa ao estímulo externo.

A alimentação do circuito é feita com 6 V vindos de 4 pilhas médias, e os motores são de brinquedo para esta tensão, com baixo consumo de corrente.

Montagem

Na figura 2 damos o diagrama completo da parte eletrônica do robô.

Figura 2 – Circuito eletrônico do robô

Na figura 3 temos uma sugestão de placa de circuito impresso.

Figura 3 – Placa para a montagem

Além dos cuidados normais com os componentes, temos algumas recomendações adicionais a fazer.

Os transistores são todos comuns, podendo os de potência (BD135) serem substituídos por equivalentes.

Estes transistores são escolhidos em função da corrente dos motores.

Optamos por motores de 6 V de pequena corrente. Se a corrente do motor for elevada podem ser necessários radiadores de calor nos transistores e, evidentemente, a durabilidade das pilhas será comprometida.

Os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W e os capacitores eletrolíticos devem ter tensão de trabalho de pelo menos 6 V.

Os leitores que quiserem, podem realizar experiências mudando de valor os capacitores para modificar o comportamento do robô.

Os LEDs são vermelhos comuns e os fototransistores do tipo TIL78. Podem ser experimentados equivalentes.

Veja que estes fototransistores devem ser montados de tal modo a determinar o campo visual do robô.

Na parte mecânica damos os pormenores de sua localização.

Os diodos em paralelo com os motores evitam a ação da alta tensão gerada pela comutação que pode afetar os transistores.

Para o ajuste existem dois trimpots cujos valores podem situar-se entre 22 e 47 k.

A parte eletrônica pode ser testada antes mesmo da parte mecânica estar pronta.

Para isso basta ligar S1 e colocar as pilhas no suporte. Com os fototransistores no escuro, os motores funcionam alternadamente em trocas de frequência mais baixa.

Com a iluminação dos dois, a velocidade da troca e das piscadas passa a ser maior.

Escurecendo um foto-transistor e iluminando outro, um dos motores deve girar mais rápido que o outro.

Comprovado o funcionamento da parte eletrônica é só pensar na parte mecânica.

Montagem da parte mecânica

Na cabeça está localizada a placa de circuito impresso, além dos LEDs.

No corpo está a fonte de alimentação formada por 4 pilhas \médias, em suporte apropriado.

Nos pés são fixados os dois motores, um para o movimento de cada roda e outro para os fototransistores.

Na figura 4 damos pormenores do acoplamento do motor às rodas propulsoras.

Figura 4 – A propulsão

Estas rodas são de aeromodelo, mas existem diversas possibilidades de improvisação.

Uma sugestão econômica para uma montagem com elementos encontrados até mesmo em sucata é a mostrada na figura 5.

Figura 5 – Montagem final

Para esta usamos três rodas, sendo duas propulsoras, ligadas aos motores.

A terceira é móvel e serve apenas para dar equilíbrio ao conjunto. Estas rodas propulsoras são improvisadas com carretéis de máquinas de escrever.

Obs. Hoje temos outras soluções, pois as máquinas de escrever deixaram de existor...(1986)

Você pode obter facilmente esses carretéis de fitas em escritórios ou com qualquer pessoa que tenha uma máquina.

Prova e Uso

A prova final é feita tendo-se em conta a iluminação dos sensores.

Para que ele vá em linha reta, os trimpots devem ser ajustados na ausência de luz.

Tampe os fototransistores para fazer este ajuste ou então aponte-os para uma fonte única de luz.

Para usar, basta ligar o robô em local que tenha uma fonte de luz localizada como um abajur ou mesmo uma vela.

Coloque obstáculos e veja como ele se comporta.