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Título: Atuadores para animatrônicos
Autor(es): Rodriguez, Ciro Copetti
Orientador(es): Shooter, Steven
Palavras-chave: Controle pneumático
Controle hidráulico
Automação
Pneumatic control
Hydraulic control
Automation
Data do documento: 5-Mar-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: RODRIGUEZ, Ciro Copetti. Atuadores para animatrônicos. 2015. 72 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015.
Resumo: A equipe de Atuadores para Animatrônicos foi selecionada para trabalhar com a Animax Design e desenvolver um modo de testar atuadores elétricos para uso em bonecos robóticos. Atuadores elétricos permitem um maior controle de velocidade e posição em relação a atuadores pneumáticos ou hidráulicos e este é um fator importante para geração de movimentos orgânicos. Os atuadores pneumáticos são consideravelmente mais robustos do que os atuadores elétricos e tal fato se apresenta como um ponto negativo para a mudança de atuadores, desta maneira, a fim de se validar o novo conceito de atuadores, diversos testes foram realizados. A Animax Design definiu restrições quanto aos tipos de atuadores com os quais a equipe deveria trabalhar baseadas em suas práticas e requisitos de aplicações já estabelecidos. Com base nestas restrições, a equipe restringiu o projeto à uma aplicação específica dentre as várias opções possíveis para simplificar a análise e adaptar o problema para os recursos disponíveis. A aplicação escolhida foi o movimento lateral de olhos, gerado por um atuador rotacional. Um equipamento de teste foi desenvolvido de acordo com as restrições, resultando em um mecanismo de seis barras com 70 graus de saída de movimento e controlado para que oscilasse da esquerda para a direita. Este equipamento também foi desenvolvido para ser adaptável a diversos tipos de atuadores. A equipe decidiu testar este mecanismo com o auxílio de dois diferentes tipos de sensores: dois encoders rotacionais, um conectado à saída do atuador e o outro à um dos olhos, e uma webcam de alcance intermediário. Estes sensores foram usados para gravar o teste e checar a qualidade dos movimentos. Uma análise dinâmica do modelo em trabalho foi realizada no mecanismo de teste proposto para garantir que os motores fossem dimensionados corretamente. O objetivo geral do projeto é testar o motor até o ponto de falha, neste caso o ponto em que o motor deixa de realizar movimentos orgânicos. Selecionando um motor muito robusto nenhum dado relativo à falha seria produzido e no caso de um motor muito frágil os resultados não seriam válidos. A forma do atuador também é um aspecto importante porque um motor robusto que realiza a tarefa mas que é muito grande para um boneco animatrônico ainda seria ineficaz. O mecanismo de teste foi construído na primavera de 2013 utilizando ferramentas disponíveis no LDP (Laboratório de Desenvolvimento de Projetos) da Universidade Bucknell. A bancada de testes foi construída inteiramente com alumínio e aço a fim de obter um mecanismo robusto e diversas juntas de baixa fricção foram incorporadas ao mecanismo para remover a possibilidade de desgaste ou carga indevida com o tempo. Uma vez completo o mecanismo de teste foi utilizado para testar dois motores pequenos até o ponto de falha para que o desgaste da vida útil do motor fosse examinado. Os motores funcionaram por aproximadamente 25000 e 200000 ciclos e cada um apresentou um modo diferente de falha. A análise dos resultados mostrou um desgaste significativo no conjunto de redução conectado ao motor com o decorrer do tempo, mas pouco desgaste na armadura do motor. Este tipo de desgaste é indicativo de dente de engrenagem sem perfil evolvente ou com algum defeito de material ou de usinagem. Devido a essas imperfeições uma folga foi criada na caixa de redução, o que acabou por acelerar o desgaste nos dentes da engrenagem. Este fenômeno pode ocorrer também nos atuadores elétricos usados pela Animax Design.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6621
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