Trabalho de Robótica

ResumoO presente trabalho visa o desenvolvimento de um robˆo inteligente para manuten ̧c ̃oesem ve ́ıculo aeroespaciais ou sat ́elites. O projeto engloba as quatro grandes ́areasda engenharia mecatrˆonica: controle, computa ̧c ̃ao, eletrˆonica e mecˆanica. Tem-secomo inten ̧c ̃ao criar um dispositivo que n ̃ao tenha grandes dimens ̃oes, que seja leve,e ainda que seja poss ́ıvel ser acoplado em algum compartimento da nave ou dosat ́elite. O robˆo dever ́a ser capaz de reconhecer e analisar os problemas, utilizandosensores do ve ́ıculo ou de informa ̧c ̃oes provindas dos tripulantes ou da equipe demonitoramento, e reparar os problemas, operando com suas pr ́oprias ferramentas.Esse projeto tem o objetivo de minimizar os altos gastos de dinheiro e de tempo paraenviar m ̃ao-de-obra especializada ao espa ̧co, para consertos e manuten ̧c ̃oes em navesou sat ́elites, al ́em de tornar os ve ́ıculos mais seguros durante viagens, evitando assimacidentes como o do ˆonibus espacial Columbia. O robˆo ter ́a comunica ̧c ̃ao de dadosvia r ́adio, para que possa manter contato com a terra, ele poder ́a ser controlado poruma inteligˆencia artificial para consertos mais simples, e podendo ser remotamentecontrolado para consertos complexos, para aux ́ılio dos reparos o robˆo utilizar ́a vis ̃aocomputacional. O sistema ser ́a composto por v ́arios motores, ter ́a tamb ́em cˆamerasinfravermelho e RGBs, al ́em de possuir microcontroladores, sensores, atuadores ecircuitos eletrˆonicos. Espera-se, com o desenvolvimento desse projeto, contribuirpara o aumento da seguran ̧ca em viagens espaciais, diminui ̧c ̃ao de custos e aumentode agilidade nas manuten ̧c ̃oes.Palavras-chave: rob ́otica, vis ̃ao computacional, viagem espacial, inteligencia artifi-cial.2

Projeto final1 Introdu ̧c ̃ao1.1 Contextualiza ̧c ̃aoAtualmente no ramo aeroespacial, h ́a grandes empresas envolvidas tais como aNASA, SpaceX e a Blue Origin. Com as novas tendˆencias de coloniza ̧c ̃ao de ou-tros planetas, como Marte, todas as empresas investem muito dinheiro em novastecnologias que possam facilitar a explora ̧c ̃ao espacial. Com esse intuito esse pro-jeto vem para preencher uma lacuna que consome altos recursos dessas empresas, amanuten ̧c ̃ao dos equipamentos no espa ̧co.Para enviar pessoas, ou at ́e mesmo cargas de reabastecimento para o espa ̧co, ́econsumido muito dinheiro. Ent ̃ao a proposta ́e ter um robˆo j ́a acoplado na carca ̧cado aparato ou na bagagem a ser enviado ao espa ̧co. O objetivo ́e de evitar queessas empresas enviem astronautas, simplesmente para manuten ̧c ̃oes, assim evitandogastos e tornando os custos de viagens espaciais mais baixos. O robˆo tamb ́em serviriapara remediar poss ́ıveis perdas do equipamento espacial, uma vez que ele possui altocusto agregado. Em casos de reparos de avarias mais grave, que necessitariam dematerial para manuten ̧c ̃ao as naves de suprimentos poderiam transportar tais pe ̧casou ferramentas.1.2 Motiva ̧c ̃aoAs manuten ̧c ̃oes de equipamentos espaciais, quando feitas por alguma pessoa devi-damente treinada, ainda a coloca em risco. Outro ponto importante ́e que h ́a umapequena chance de ter o equipamento espacial perdido, ou inutilizado, caso o reparoseja demorado. Com isso a inten ̧c ̃ao do projeto ́e diminuir a perda de valores e aindatornar as manuten ̧c ̃oes mais seguras e eficazes. Visando um futuro pr ́oximo, essatecnologia poderia ser usada nas viagens de explora ̧c ̃ao e coloniza ̧c ̃ao espacial, comopor exemplo coloniza ̧c ̃ao em Marte.Pensando nisso o trabalho visa o planejamento de um robˆo mantenedor inteligente,que possa fazer as tarefas de reparo em um equipamento no espa ̧co, ou pelo menosque permita algu ́em da equipe de suporte terrestre a fazˆe-la. Visto que tal tecnologiaainda n ̃ao existe no mercado.3

Projeto finalFigura 1: Astronautas fazendo manuten ̧c ̃ao na Esta ̧c ̃ao Espacial Internacional (EEI)1.3 Objetivo GeralOs objetivos gerais desse projeto ́e fazer o planejamento eletromecˆanico de um robˆointeligente capaz de fazer manuten ̧c ̃oes de equipamentos no espa ̧co visando aindabaixa massa. Tornando poss ́ıvel assim a manuten ̧c ̃ao de equipamentos de formaautˆonoma.1.4 Objetivos Espec ́ıficos•Realizar uma revis ̃ao bibliogr ́afica sobre problemas e manuten ̧c ̃ao de equipa-mentos no espa ̧co, materiais de fabrica ̧c ̃ao de equipamentos espaciais, aciona-mento e controle de servo motores e motores de passo.•Definir fun ̧c ̃oes do robˆo.•Dimensionar motores de passo para atua ̧c ̃ao.•Dimensionar servo motores para atua ̧c ̃ao.•Escolher formato do robˆo.•Dimensionar o robˆo.4

Projeto final•Definir material das estruturas do robˆo.•Projetar estrutura usando CAD/CAM.•Simula ̧c ̃ao do projeto.1.5 Organiza ̧c ̃ao do documentoEste trabalho est ́a dividido em 4 cap ́ıtulos, sendo que este primeiro apresenta umaintrodu ̧c ̃ao ao que ser ́a desenvolvido no projeto, como surgiu a ideia e quais s ̃ao osobjetivos.O cap ́ıtulo 2 tr ́as fundamentos essenciais para compreens ̃ao do texto.O cap ́ıtulo 3 mostra de forma objetiva a metodologia do projeto, ou seja, como ser ̃aoempregados os conhecimentos adquirido no cap ́ıtulo 2.E no cap ́ıtulo 4 ser ́a tratado dos resultados adquiridos durante as pesquisas e execu ̧c ̃aodo projeto.2 Revis ̃ao de LiteraturaO projeto aborda aspectos de planejamento de um robˆo para fins de consertos emequipamentos espaciais, que est ̃ao em ́orbita, sem arriscar a vida de astronautas.Sobre a ́area citada, n ̃ao foi encontrados estudos acerca entretanto foi encontradoestudos utilizando conhecimentos que poder ̃ao ser manipulados para o objetivo desseprojeto.H ́a estudos na ́area de detec ̧c ̃ao e diagn