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Desafio Tecnológico
Campeonato Engemaluca Cruzeiro do Sul Braço Robótico – Guerra de Robôs
Ciências Exatas e Tecnológicas – CETEC Curso de Graduação em Engenharia Mecânica
2º semestre 2019
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1. Introdução
O desafio será colocado na forma da proposta de projeto e construção de um
pequeno braço robótico, cujos movimentos são realizados por servomotores de corrente contínua, onde o peso do braço robótico, suas dimensões e seus sistemas de
controle, são fatores fundamentais para o projeto. Propõe-se que os alunos
matriculados no 4º ano das Engenharias: Mecânica, Elétrica e Produção – Disciplinas: Máquinas de Elevação e Transporte, Dinâmica de Sistemas e Vibrações,
Microprocessadores II, Controle Discreto II e Tópicos Especiais de Engenharia de Produção, organizem-se em equipes e cada equipe apresentará o seu veículo
projetado segundo regras definidas de peso mínimo e comprimento do chassi. Cada
equipe será formada por um número máximo de até 06 (seis) alunos.
2. Objetivos:
Motivar os alunos para a carreira de Engenharia Mecânica, Engenharia Elétrica e Engenharia de Produção;
Demonstrar as etapas básicas de um projeto de engenharia;
Estabelecer uma interdisciplinaridade entre os cursos de Engenharia Mecânica, Engenharia Elétrica e Engenharia de Produção;
Fortalecer o trabalho em equipe;
Incentivar e aprimorar a criatividade dos alunos.
3. Inscrição
Cada equipe que for participar da corrida deverá fazer a sua inscrição até o dia
30/08/2019, entregando o formulário de inscrição preenchido no CETEC (Sala 406-C -
4º andar).
4. Braço Robótico O projeto mecânico do sistema elaborado pelo grupo deve atender aos seguintes requisitos:
O mecanismo deve ter seu movimento produzido por servo motores.
O sistema deverá conter no mínimo três e no máximo seis motores independentes / mecanismos.
Os mecanismos podem conter: polias, cremalheiras, engrenagens, cames, braços etc.
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Os cálculos estruturais devem ser realizados considerando-se o tamanho real (Escala 1:1) do sistema em utilização e o sistema deve suportar uma carga de 0,5 kg.
O material a ser utilizado na estrutura é de livre escolha.
Deverá ser previsto na extremidade do braço um dispositivo (p.ex. uma garra acionada ou não) para manipulação de uma bola de tênis padronizada.
O sistema deve possuir estrutura estabilizada, mesmo quando estiver carregado com uma carga de 1 (uma) bola de tênis (que deve ter um diâmetro maior do que 6,35 cm e menor que 6,67 cm, e um peso maior que 56,7 g e menor que 58,5 g. Acessar: http://pt.wikipedia.org/wiki/Bola_de_tênis), Porém, o dimensionamento mecânico do sistema deve considerar uma carga de até 0,5 kg).
As dimensões mínimas do manipulador são apresentadas na figura 1.
O sistema deverá ter servo motores, de forma a executar pelo menos 2 (dois) dos quatro graus de liberdade sugeridos nas figuras 1, 2 e 3.
o Grau de liberdade 1 - permitir a subida ou descida do braço
(representado em vermelho na figura 1).
o Grau de liberdade 2 - permitir o avanço ou recuo do braço (representado em vermelho, na figura 1).
o Grau de liberdade 3 - permitir a rotação do braço na vertical
(representado em vermelho, na figura 2).
o Grau de liberdade 4 - permitir a rotação do braço ou coluna na horizontal (representado em vermelho, na figura 3).
o Opcionalmente, poderá ser utilizado um motor adicional também para
permitir a abertura e fechamento da garra do manipulador.
Figura 1 – Vista em Perspectiva - Dimensões mínimas no manipulador e
graus de liberdade 1 e 2 (translação)
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Figura 2 – Vista lateral - Grau de liberdade 3 (Rotação do braço)
Figura 3 – Vista superior - Grau de liberdade 4 (Rotação do braço ou da coluna)
5. Provas da competição As provas serão acompanhadas e avaliadas através de uma banca de jurados que só serão conhecidos no momento de início das mesmas. As provas serão as seguintes:
5.1 Critérios Básicos a Serem Analisados pelos Jurados
5.1.1 Dimensões do braço: Deve atender a condição de no mínimo 200mm, totalmente estendido. Característica a ser medida.
5.1.2 Dimensões da coluna: Deve atender a condição de no mínimo 200mm, totalmente estendida. Característica a ser medida.
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5.1.3 Graus de liberdade: Deve atender a condição de, pelo menos, 2 graus de liberdade acionados por motores.
5.1.4 Criatividade: Analisar a criatividade da equipe para a concepção do veículo.
5.1.5 Estética: Analisar a estética na concepção do braço.
5.1.6 Conjunto mecânico: Analisar as condições de transmissão (engrenagens,
polias, etc.).
5.1.7 Conjunto eletrônico: Analisar as condições de montagem dos motores, sensores e o circuito de controle utilizado.
5.1.8 Banner: Analisar as informações que julgarem necessárias no banner,
como justificativa, objetivo, fases do projeto, entre outras.
5.1.9 Apresentação do grupo: Analisar como o grupo apresenta o veículo, o banner, a presença de todos os elementos da equipe, etc. Sugestões: Trajes similares, uniformes, etc.
5.1.10 Nome e lema da equipe: Analisar a coerência, criatividade do nome e do
lema proposto pela equipe. Cada um dos critérios acima, em escala de pontuação de 0 (zero) a 10 (dez) pontos. A pontuação de cada jurado será efetuada em cada planilha referente a cada equipe. Total máximo de pontos: 100 (cem)
5.2 Critérios para a Prova de Movimentação da Carga Nível 1
A prova da movimentação de carga – Nível 1, consiste em posicionar-se a bola de tênis na garra antes de iniciar a prova. Antes do toque do apito, o braço do robô deverá estar totalmente recuado e imóvel. Cada equipe nomeará um operador, para o acionamento do robô. Ao ser dado o sinal de largada, o operador deverá acionar o robô e movimentar a bolinha, colocando-a em um copo que estará posicionado a frente do Robô, dentro de um quadrado de 200mmX200mm demarcado no solo, conforme a figura 4.
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Figura 4-Esquema para movimentação de carga – Nível 1
Durante a realização da tarefa, um auxiliar do responsável pela prova,
cronometrará e anotará o tempo individual de cada equipe, que será registrado na planilha de tempos.
A pontuação será definida conforme tabela abaixo:
Tempo (segundos) Pontuação
Até 60 segundos 100
Até 120 segundos 80
Até 180 segundos 60
Até 240 segundos 40
Até 300 segundos 20
Acima de 300 segundos 0
5.3 Critérios para a Prova de Movimentação da Carga NÍVEL 2
A prova da movimentação de carga – Nível 2, consiste em posicionar-se a bola de tênis na garra antes de iniciar a prova. Antes do toque do apito, o braço do robô deverá estar totalmente recuado e imóvel. Cada equipe nomeará um operador, para o acionamento do robô. Ao ser dado o sinal de largada, o operador deverá acionar o robô e movimentar a bolinha, colocando-a em um copo que estará posicionado aleatoriamente dentro de um quadrado de 200mmX200mm demarcado no solo, conforme a figura 5.
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Figura 5-Esquema para movimentação de carga – Nível 2
Durante a realização da tarefa, um auxiliar do responsável pela prova,
cronometrará e anotará o tempo individual de cada equipe, que será registrado na planilha de tempos.
A pontuação será definida conforme tabela abaixo:
Tempo (segundos) Pontuação
Até 60 segundos 100
Até 120 segundos 80
Até 180 segundos 60
Até 240 segundos 40
Até 300 segundos 20
Acima de 300 segundos 0
5.4 Critérios para a Prova de Movimentação da Carga - Nível 3
A prova da movimentação de carga – Nível 3, consiste em posicionar-se a bola de tênis em um apoio posicionado aleatoriamente dentro de um quadrado de 200mmX200mm demarcado no solo. Antes do toque do apito, o braço do robô deverá estar totalmente recuado e imóvel. Cada equipe nomeará um operador, para o acionamento do robô. Ao ser dado o sinal de largada, o operador deverá acionar o robô que deverá buscar a bolinha e colocá-la dentro de um copo que estará posicionado aleatoriamente dentro do mesmo quadrado de 200mmX200mm demarcado no solo, conforme a figura 6.
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Figura 6-Esquema para movimentação de carga – Nível 3
Durante a realização da tarefa, um auxiliar do responsável pela prova,
cronometrará e anotará o tempo individual de cada equipe, que será registrado na planilha de tempos.
A pontuação será definida conforme tabela abaixo:
Tempo (segundos) Pontuação
Até 60 segundos 100
Até 120 segundos 80
Até 180 segundos 60
Até 240 segundos 40
Até 300 segundos 20
Acima de 300 segundos 0
É permitido a cada equipe, após a tomada de tempo, efetuar reparos no seu ROBÔ e/ou efetuar a troca de pilhas ou baterias, sem, no entanto alterar a forma do robô.
6. Final
Após a contabilização dos pontos, será escolhido o vencedor. Caso ocorra empates entre as equipes, a comissão organizadora escolherá uma prova adicional para obter o desempate.
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7. Premiação De acordo com a ordem de classificação, a premiação será feita da seguinte maneira: 1º LUGAR: MEDALHA DE OURO A CADA COMPONENTE DA EQUIPE 2º LUGAR: MEDALHA DE PRATA A CADA COMPONENTE DA EQUIPE 3º LUGAR: MEDALHA DE BRONZE A CADA COMPONENTE DA EQUIPE
A seguir são apresentados alguns registros do evento realizado no segundo
semestre de 2018.
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7.0 Projeto
7.1 Instruções para elaboração do texto do projeto:
Deverá ser elaborado um texto que deverá ser dividido nas seguintes partes:
o Sumário.
o Capítulo 1 - Justificativa: Porque fazer o trabalho (Vantagens, necessidades, com relação ao tema).
o Capítulo 2 - Objetivo: Resumo em um parágrafo, do que será feito.
o Capítulo 3 - Bases Teóricas: Aqui deve ser colocada toda a teoria e
pesquisa realizada para execução do projeto.
o Capítulo 4 - Material e Métodos: Aqui deverão ser colocados os cálculos realizados (Memorial de cálculo), descrevendo o que está sendo calculado em cada fase do descritivo, tabelas, decisões, métodos utilizados, fotos, figuras, etc.
o Capítulo 5 – Conclusão e Comentários: Análise e discussões sobre os
resultados, conclusões e oportunidades de melhoria para projetos futuros.
o Bibliografia.
o Anexos – Desenhos do conjunto e detalhes do Braço.
O texto deverá ser elaborado utilizando fonte “Times New Roman” sendo tamanho 14 para títulos e subtítulos e tamanho 12 para textos comuns. 8.0 Prazo de Entrega do Projeto COMPLETO
A data final de entrega do Projeto será o dia 17/10/2018 (Data da Competição). Caso algum grupo desistir de participar da competição, terá a nota do projeto anulada.
9.0 Avaliação
9.1 Avaliação PARCIAL (Total de 5,0 pontos) – Máquinas de Elevação e Transporte
1. Cálculo da seção mínima do braço considerando-se flexão (bxh em caso de
seção retangular, ou diâmetro em caso de seção circular) (Valor: 0,5 pontos).
2. Cálculo da seção mínima da coluna considerando-se compressão (bxh em caso de seção retangular, ou diâmetro em caso de seção circular) (Valor: 0,5 pontos).
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3. Cálculo da seção mínima da coluna considerando-se flexão (bxh em caso de seção retangular, ou diâmetro em caso de seção circular) (Valor: 0,5 pontos).
4. Cálculo do índice de esbeltez da coluna. (Valor: 0,5 pontos).
5. Cálculo da carga crítica de flambagem da coluna. (Valor: 0,5 pontos).
6. Cálculo do diâmetro mínimo dos parafusos com relação ao cisalhamento (Valor: 0,5 pontos).
7. Cálculo da Potência e Torque dos Motores (Valor: 0,5 pontos).
8. Cálculo dos demais componentes (Chavetas, caso sejam utilizadas,
Engrenagens ou polias, caso sejam utilizadas e outros componentes) (Valor: 0,5 pontos).
9. Desenho técnico dos componentes e montagem (1,0 pontos).
Atenção: Deverá ser feito o detalhamento dos cálculos (croqui de cada passagem, subtítulos explicando o que está sendo calculado em cada passagem, etc.). Caso contrário, os cálculos não serão considerados.
9.2 Avaliação PARCIAL – Tópicos Especiais de Engenharia de Produção
Na Disciplina Tópicos Especiais de Engenharia de Produção o Professor responsável definirá os critérios avaliativos juntamente com a coordenação do curso. 9.3 Avaliação PARCIAL – Vibrações Mecânicas A nota do Projeto será multiplicada por 0,4, e será enviada para o professor(a)
de Vibrações Mecânicas. Essa Nota será considerada como uma das avaliações parciais de Vibrações Mecânicas com valor máximo de 2,0 pontos.
9.4 Avaliação PARCIAL – Microprocessadores e Controle Discreto Nessas disciplinas, o professor responsável definirá os critérios avaliativos
juntamente com a coordenação do curso.
10.0 Considerações Finais
Todas as decisões sobre eventuais omissões nas presentes regras serão decididas pelos membros da comissão julgadora, cabendo recurso formalizado pelo gerente de cada equipe.