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Sistema de Separao

de Objetos

Orientador: Osmar Ventura

Camila Mairinques de Oliveira, Daniel Mascarenhas, Glaucia Cyrillo, Junio

Conceio, Mayara Perdigo, Uandelson.

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Sumrio

1 Introduo .................................................................................. 4

1.1 Objetivo ................................................................................... 4

1.2 Contextualizao ..................................................................... 4

2 Descritivo Bsico ....................................................................... 5

3 Descritivo detalhado .................................................................. 6

4 Alocao de Recursos ............................................................... 8

5 Materiais .................................................................................... 9

5.1 Oramento e Fornecedores .................................................. 10

Referncia Bibliogrfica ................................................................. 11

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Lista de Figuras

Figura 1 - Tarefa: Deslocar trs blocos de cores diferentes ............. 5

Figura 2- Garra ................................................................................ 6

Figura 3- Sensor LDR ...................................................................... 7

Figura 4 - Grfico iluminao pela resistncia ................................. 7

Figura 5- Fluxograma hierrquico .................................................... 8

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1 Introduo

Atualmente o ramo industrial passa por um processo de crescinemto

vertiginoso. As principais e maiores linhas de produo funcionam

continuamente, vinte e quatro horas por dia, sete dias por semana, sem folgas

e nem feriado.

Para atender seus clientes de forma plena e satisfatria, necessrio

que as empresas mantenham seus estoques sempre abastecidos, para evitar

que nenhum cliente deixe de ser atendido. Geralmente, estes estoques so

geridos por uma equipe operacional, por quem feito a separao e

organizao do estoque de forma manual, o que pode causar:

Maior tempo de organizao (grandes estoques)

Necessidade de procedimentos extensos para organizao

Grandes riscos de acidentes de trabalho.

Ineficincia no processo (falhas humanas)

Visando acompanhar o crescimento das indstrias, a Automao dos

processos veio para auxiliar nas diversas situaes cotidianas que ainda

apresentam oportunidades de melhoria.

A separao automatizada apresenta duas vantagens importantes.

Primeiramente visa a reduo de mo de obra, e em segundo lugar o aumento

da velocidade e eficincia. Sistema de separao de produtos, em alguns

casos, que podem dirigir e desviar volumes a um ritmo superior a um volume

por segundo [1].

Em depsitos, a robtica usada principalmente na organizao e

separao de cargas. Ela muito usada em ambientes difceis de trabalhar,

como ambientes ruidosos, e de temperaturas extremas.

1.1 Objetivo

Projetar, em escala reduzida, um sistema composto de um brao

robotizado capaz de separar e organizar peas de um estoque em uma

indstria automotiva, atravs de identificao de cores.

1.2 Contextualizao

O atrativo da automao a possibilidade de substituio de mo de

obra por investimentos em equipamentos. Alm de consumir menos mo de

obra direta, os sistemas automatizados so mais rpidos e precisos. Seus

pontos fracos so o alto custo do investimento necessrio e a natureza

complexa desse tipo de operao.

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O projeto vai utilizar a cor como dado de entrada e a partir deste, realizar

o controle de um processo de separao, a cor vai identificar os diferentes tipos

de objetos numa indstria de grande porte, aonde a todo instante chega peas,

e necessria uma rpida organizao no estoque.

Haver um brao articulado com sensores que ser responsvel pela

deteco da cor, coleta e separao do objetado para o local adequado de

acordo com a cor detectada, alm disso, contar com uma esteira que

transportar o objeto at o local que ser coletado.

2 Descritivo Bsico

O projeto consiste na construo de um manipulador articulado com dois

graus de liberdade e de um programa que controla seus movimentos, que

possuir no seu rgo terminal um suporte com uma garra. Atravs de um

sistema de comunicao, o programa guarda em sua memria o detalhe do

percurso que o brao seguir. Quando o programa estiver rodando, o

computador envia sinais ativando motores que movem o brao e o atuador no

final dele.

O brao do rob executa movimentos no espao com ciclo continuo

enquanto houver objetos para a separao, transferindo objetos de um ponto

para outro, instrudo pelo controlador e informado sobre o ambiente por

sensores. Na extremidade do brao existe um sensor LDR usado pelo rob na

execuo de suas tarefas. A tarefa em questo o deslocamento de trs

blocos de diferentes cores (Figura 1). A posio dos blocos antes do

deslocamento especificada, juntamente com a instruo do deslocamento.

Figura 1 - Tarefa: Deslocar trs blocos de cores diferentes

A caracterstica mais importante de um brao industrial sua capacidade de carga, ou seja, qual o peso mximo que ele consegue

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manipular sem afetar sua preciso. Em geral essa capacidade medida pela posio de extenso mxima do brao.

3 Descritivo detalhado

O Arduino uma plataforma de desenvolvimento composta pelo

Hardware e uma IDE (ambiente de desenvolvimento integrado) onde se

escreve o cdigo em linguagem C/C++, e a prpria IDE faz o processo de

compilao e transferncia do cdigo, tornando o processo muito mais rpido.

Toda a programao ser realizada pelo Arduino, sendo inseridos no IDE os

cdigos responsveis pela interface entre o Arduino e o sensor LDR. O

Arduino foi escolhido por ter um baixo custo, ser flexvel e possuir software

livre.

A cor ser utilizada como dado de entrada e a partir dela ser realizado

todo o controle do processo de separao e organizao dos materiais. O

projeto contar com um brao robotizado com uma garra na sua extremidade.

A garra de dois dedos, como pode ser visualizada na (Figura 2), um modelo

simples e com movimentos paralelos ou rotacionais. Este modelo de garra

proporciona pouca versatilidade na manipulao dos objetos, pois existe

limitao na abertura dos dedos. Desta forma a dimenso dos objetos no

pode exceder esta abertura [2].

Figura 2- Garra

Nessa garra encontra-se um sensor LDR (Figura 3), um sensor de

luminosidade de 5mm de dimetro.

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Figura 3- Sensor LDR

Este sensor um tipo de resistor que varia de resistncia a partir da

luminosidade captada (Figura 4), a resistncia varia de forma inversamente

proporcional quantidade de luz incidente, ou seja, enquanto houver feixe de

luz incidindo a resistncia baixa, ao cortar a luz a resistncia aumenta.

Portanto ser utilizado um LED (diodo emissor de luz) para incidir luminosidade

sobre o objeto, e ento a luminosidade refletir no sensor.

O sensor responsvel por identificar os blocos pelas cores, assim o

brao executa o processo de deslocamento que definido pela cor de cada

objeto.

O LDR possui uma resposta espectral bastante ampla, que supera a

capacidade de percepo do olho humano, apesar disso um dispositivo lento.

Sendo utilizado preferencialmente em aplicaes de automao em funo de

luz do que de controle ou sensoriamento. Por no possuir caracterstica linear

de sensibilidade o LDR no indicado para instrumentos de medida.

Figura 4 - Grfico iluminao pela resistncia

O Robix conta com servos motores Hitec HS-422, sendo responsvel por toda movimentao do brao. Os servos motores so usados em vrias aplicaes quando se deseja movimentar algo de forma precisa e controlada.

Tem como caracterstica a capacidade de movimentar os seu brao, at uma posio e mant-lo, mesmo quando sofre uma fora em outra direo. Ele dividido em cinco partes, que so elas:

Circuito de Controle responsvel pelo monitoramento do potencimetro e acionamento do motor, visando obter uma posio pr-determinada.

Potencimetro ligado ao eixo de sada do servo, monitora a posio do mesmo.

Motor movimenta as engrenagens e o eixo principal do servo.

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Engrenagens reduzem a rotao do motor, transferem mais torque ao eixo principal de sada e movimentam o potencimetro junto com o eixo.

Caixa do Servo caixa para acondicionar as diversas partes do servo. O servo motor alimentado com tenses de 5 V e recebe um sinal no

formato PWM (Pulse Width Modulation). Este sinal 0 V ou 5 V. O circuito de

controle do servo monitora este sinal em intervalos de 20 ms. Neste intervalo de tempo, o controle pode detectar uma alterao do sinal na largura do mesmo, ele altera a posio do eixo para que a sua posio coincida com o sinal recebido.

Um sinal com largura de pulso de 1 ms corresponde a posio do servo todo a esquerda ou 0 grau.

Um sinal com largura de pulso de 1,5 ms corresponde a posio central do servo ou de 90 graus.

Um sinal com largura de pulso de 2 ms corresponde a posio do servo todo a direita ou 180 graus.

Uma vez que o servo recebe um sinal de 1,5 ms (por exemplo), ele verifica se o potencimetro encontra-se na posio correspondente, se ele estiver na posio nada feito. Se o potencimetro no estiver na posio correspondente ao sinal recebido, o circuito de controle aciona o motor at que o potencimetro esteja na posio correta. A direo de rotao do servo motor depende da posio do potencimetro.

Ao se tentar alterar a posio do servo motor, nota-se uma resistncia feita pelo motor. Esta resistncia chamada de torque. O torque uma das principais caractersticas do servo motor. Mede-se o torque em kg-cm (kilograma por centmetro) ou oz-in (ona por polegada) [4].

4 Alocao de Recursos

Abaixo segue o fluxograma hierrquico mostrando a responsabilidade de

cada membro do grupo.

Figura 5- Fluxograma hierrquico

Gerente: Responsvel pela gesto do projeto

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Consultor: Interliga o gerente a execuo do projeto.

Analistas: Responsveis pelo desenvolvimento do projeto.

Especialistas: Responsveis pela parte de execuo do projeto.

5 Materiais

No projeto proposto ser utilizado o microcontrolador Arduino para

implementar a lgica de programao do sistema.

Segue o cdigo do servo motor, fazendo que o mesmo se movimente

por toda sua faixa de giro incrementando os graus de posicionamento e depois

decrementando.

#include Servo motor; void setup() { motor.attach(3); } void loop() { int i; for(i=0;i0;i--) { motor.write(i); delay(10); } delay(1000); }

O cdigo abaixo representa o funcionamento do sensor LDR.

#include int pinoLED = 9; // pino digital 9 int pinoLDR = 5; // pino analgico 5 int LDR = 0; // receber o valor do LDR int LED = 0; // valor do LED void setup() { Serial.begin(9600); } void loop(){ //O valor lido da porta ser no intervalo (0 a 1023) LDR = analogRead(pinoLDR); //Mostra na serial Serial.print("LDR = "); Serial.println(LDR);

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//Ajuste de valores para um melhor filtro if(LDR > 600) LDR = 600; else if(LDR < 100) LDR = 100; //Tranforma uma escala de valores em outra (255 a 0). LED = map(LDR, 100, 600, 255, 0); analogWrite(pinoLED, LED); delay(50); }

Tabela 1 Componentes e Especificao tcnica

Componentes Especificao tcnica Placa microcontroladora Arduino Tenso de operao: 5 a 12

VDC(USB); Pinos digital I/O: 14;

Pinos analgicos: 8; Corrente DC por

pino I/O:

40 mA; Corrente DC por pino 3.3V: 50

mA; Memoria flash: 32 KB sendo 0.5

KB usado para bootloader; clock:

16MHz.

Sensor LDR Resistncia quando h luz: ~1k ohm;

Resistncia no escuro: ~ 10k ohm;

Tenso mxima: 150V; Potncia

mxima:100mW.

LED Tenso de 1,6 a 3,3V.

Brao robtico Robix Tenso de 6 a 7,5V. 1 entrada USB. Servo Hitec HS-422. Servo com torque de 4.1/57(Kg-cm/Oz-in). Velocidade 0.16s.

5.1 Oramento e Fornecedores

Tabela 2 - Fornecedores

Fornecedores Microcontrolador Arduino

Robocore Laboratrio de Garagem

Mercado Livre

Sensor LDR Mercado Livre Robocore Laboratrio de

Garagem

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LED Laboratrio de

Garagem Mercado Livre Robocore

Brao robtico Robix

Microgenios Robotshop Mercado Livre

Tabela 3 Oramento

Estimativa de Preo

Equipamento Quantidade Valor (R$) Total(R$) Sensor LDR 1 0,50 0,50 microcontrolador Arduino

1 60,00 60,00

LED 1 0,20 0,20 Brao robtico Robix 1 445,00 445,00 505,80 R$

Referncia Bibliogrfica

[1] CARRARA, V. Apostila de Robtica, 1999. Universidade de Braz Cubas. Mogi das Cruzes. Disponvel em: . Acesso em outubro de 2014.

[2] MELLO, C. B.. 2006. Projeto de controle de dois manipuladores robticos,

sistema mestre-escravo. Monografia (Graduao em Engenharia de Controle e

Automao) Pontifcia Universidade Catlica, Rio de Janeiro, 2006. [3] SANTOS, V. M. F. Robtica Industrial. Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade de Aveiro, 2003.

[4] Disponvel em: Acesso em 23 Outubro. 2014.