Construção de quadrotores para funcionamento como enxames de robôs

Resumo

Este trabalho tem por objetivo a construção de quadrotores para funcionamento como partículas de um enxame de robôs [1]. O objetivo principal do Projeto de Iniciação Cientifica foi projetar as placas de circuito impresso (PCI) para que estas acomodem adequadamente os circuitos elétricos pertinentes ao quadrotor. Para o projeto das placas de circuito impresso e dos circuitos eletrônicos em si foram necessários: uma análise do desenho mecânico do quadrotor, uma análise dos módulos sensoriais, o estudo das técnicas de fabricação de placas de circuito impresso, a utilização do software para desenho auxiliado por computador PROTEUS 8 [2]. O projeto de iniciação cientifica foi dividido em 2 (duas) placas de circuito impresso conectadas entre si através de um cabo flexível, uma sobre a outra. A primeira placa possui um módulo IOIO-OTG DEV-11343[3], que é uma placa controladora de desenvolvimento que recebe e envia sinais para os outros módulos. O módulo IOIO-OTG DEV-11343, também possui software para aplicações em PC ou Android, utiliza linguagem orientada a objetos Java. A placa também contempla um módulo controlador para motor brushless (ESC) [4], que controla a corrente elétrica enviada para o motor. A placa também contempla 10 (dez) módulos LVMaxSonarEZ1MB1010[5], que permitem detectar objetos de 0 à 6,45m de distância, cobrindo quase a totalidade dos arredores do quadrotor. A segunda placa possui um módulo BMP085, que permite determinar altitudes de -500m até 900m acima do nível do mar. A placa também contempla módulo XBEE-PRO900[6], que permite uma comunicação via rádio frequência e tem uma área de cobertura de até 3 km. A placa também contempla módulo 9DoF [7] que é um módulo com 3(três) sensores: um giroscópio (ITG-3200) para medir a velocidade angular nos três eixos: x, y e z; um acelerômetro (ADXL345), para medir a aceleração de um objeto em relação a gravidade e um magnetômetro (HMC5883L) para funcionar como uma bússola. Após a análise do desenho mecânico do quadrotor, as placas foram elaboradas visando o encaixe em sua base em quatro pontos distintos. Para a confecção das placas de circuito impresso dupla face foi utilizado o processo de transferência térmica que consiste em fazer a impressão do layout do circuito na placa virgem de FR-4 que segundo a NBR 8188 (ABNT, 1983) [8] é constituída de resina epóxi com retardante à chama e reforço de tecido de vidro. Depois de alguns testes, notou-se uma leve diminuição na escala do layout do circuito. Investigou-se e foi verificado que o erro foi causado pelo ajuste inadequado da escala na hora da impressão pelo software na geração do arquivo no formato pdf. Após está correção, todos os módulos foram acomodados perfeitamente nas suas respectivas placas de circuito impresso dupla face. O principal resultado deste trabalho de iniciação cientifica no que tange ao aspecto físico foram os projetos das placas de circuito impresso que fazem as conexões elétricas entre todos os dispositivos de hardware. Estas placas foram tentativas de construção do quadrotor, servindo de suporte para o desenvolvimento da versão final das placas de circuito impresso. Como conclusão, temos a construção das placas de circuito impresso para o projeto de iniciação cientifica que estão em fase de teste, tendo por objetivo dar suporte para versão final do quadrotor que servirá para um enxame de robôs. Palavras-chave: Quadrotor; Placa de Circuito Impresso; Layout; Enxames de robôs Referências [1] DO NASCIMENTO, David A. et al. Modeling and design of an autonomous unmanned aerial vehicle quadrotor prototype for applications in swarm of robots. In: Robotics Symposium and Latin American Robotics Symposium (SBR-LARS), 2012 Brazilian. IEEE, 2012. p. 325-328. [2] Proteus Design Suite (IDE). http://labcenter.s3.amazonaws.com/downloads/prodemo.exe, Outubro 2016.[3] Sparfun Eletronics. Diagrama Elétrico do Módulo IOIO-OTG DEV-11343, http://cdn.sparkfun.com/datasheets/Dev/Android/IOIO-OTG-v20b.pdf, Outubro 2016.[4] Hobbyking. Diagrama Elétrico do Módulo ESC(TURNIGY Plush 30amp), http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/uploads/708075066X189350X31.pdf, Outubro 2016. [5] MaxiBotix Incorporated. Datasheet do Módulo LVMaxSonarEZ1MB1010. http://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf, Outubro 2016. [6] Digi International  Incorporated. Datasheet do Módulo XBEE-PRO 900 http://ftp1.digi.com/support/documentation/90002134_C.pdf , Outubro 2016. [7] Sparfun Eletronics, Diagram Elétrico do Módulo 9 Degrees of Freedom (9DoF). http://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/IMU/9DoF-Stick-v13.pdf, Outubro 2016. [8] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8188: Guia de projeto e uso da placa impressa – Procedimento. Rio de Janeiro, 1983.