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2. Trabalhos Relacionados2.1. Relatório mundial sobre deficiênciaMais de um bilhão de pessoas possuem algum tipo de defici...
3. Materiais UtilizadosA tecnologia avança cada dia, e com isso novas soluções são encontradas paraproporcionar praticidad...
3.3. TechnylO Technyl é um plástico de engenharia obtido pela poliamida 6.6, fabricada com resinada Rhodia pela MGS. Atrav...
4.2. Metodologia de desenvolvimentoApós a revisão bibliográfica, foram feitos testes de resistência dos materiais envolvid...
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Protótipo de mão robótica de baixo custo (2012)

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Mão robótica desenvolvida como projeto de conclusão de curso pela UNIPAR - Universidade Paranaense. O projeto tem como objetivo o baixo custo para que se torne acessível para pessoas que necessitem deste recurso.

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Protótipo de mão robótica de baixo custo (2012)

  1. 1. Protótipo de Mão Robótica de Baixo Custo José de Moura Júnior1, Wyllian Fressatti1 1 Universidade Paranaense (Unipar) Paranavaí – PR – Brasil juniormouraj@hotmail.com, wyllian@unipar.br Resumo. A robótica vem sendo muito aplicada na área industrial, trazendo maior agilidade e confiabilidade em seus processos. Na área médica também é utilizada através de equipamentos que exigem alta precisão. Este trabalho apresenta o protótipo de uma mão robótica com elementos de baixo custo. Na construção da parte mecânica, foi utilizado o Tecnhyl, que é um plástico à base de poliamida 6.6, que é muito resistente ao desgaste e a produtos químicos. A plataforma Arduino foi empregada para o desenvolvimento e controle da movimentação dos servo-motores e cabos de aço ligados aos dedos. Em testes preliminares a mão segurou objetos de forma similar à mão humana. Os resultados até o momento são considerados satisfatórios.1. IntroduçãoCom o avanço das tecnologias e várias pesquisas, a robótica vem sendo muito utilizadajuntamente com a biomedicina e tem apresentado resultados muito satisfatórios. Alguns dispositivos vêm sendo desenvolvidos e aprimorados ao longo dos anos,com intuito de proporcionar às pessoas com algum tipo de limitação, formas de setornar menos dependentes de outras pessoas. Já existem estudos que visam realizar ocomando dessas próteses através da captação dos pulsos elétricos enviados pelo cérebropara sua movimentação. Esses dispositivos existentes no mercado ainda são de customuito elevado, tornando difícil sua aquisição. Este trabalho aborda algumas dessastecnologias e a construção de uma mão robótica visando o baixo custo para que se tornemais acessível ao usuário final. Os materiais utilizados foram escolhidos por serem debaixo investimento e peso reduzido. Para simular os movimentos de uma mão humana édesenvolvida toda sua estrutura mecânica com o auxílio de dispositivos eletrônicos. Nomeio acadêmico sempre há interesse na área da robótica, porém, muitas vezes aconstrução de um projeto se torna inviável pelo custo elevado ou até mesmo pela faltade conhecimento, assim, este trabalho busca trazer novas soluções e melhorias nestaárea. Este artigo está organizado em seções, sendo que na segunda seção sãoapresentados alguns trabalhos relacionados, na terceira seção é descrita a plataforma dedesenvolvimento livre chamada Arduino, os servo-motores utilizados para amovimentação e o Technyl que é um plástico de engenharia leve e resistente paramodelagem da mão, na quarta seção será descrito como foi realizada a construção doprotótipo, as discussões e resultados são apresentados na seção cinco e na seção seis éapresentada a conclusão do trabalho.
  2. 2. 2. Trabalhos Relacionados2.1. Relatório mundial sobre deficiênciaMais de um bilhão de pessoas possuem algum tipo de deficiência, segundo o relatóriomundial sobre deficiência realizado pela Organização Mundial da Saúde(OMS), issotambém afeta a saúde dessas pessoas, em relação à educação possuem resultados abaixoem relação aqueles que não têm nenhum tipo de deficiência, seja ela motora ousensorial. Isso ocorre com maior gravidade em comunidades carentes [OMS, 2012].2.2. Desenvolvimento de soluçõesAlgumas empresas vêm buscando soluções para melhorar a qualidade de vida dessaspessoas com o auxílio da tecnologia e diversas pesquisas na área. Mas seudesenvolvimento ainda possui um custo elevado devido ao alto nível das pesquisas, oque pode mudar no decorrer dos anos. O protético Mark Stark projetou uma mão artificial (Figura 1) que foidesenvolvida para a NASA, em parte ele entrou na área de próteses para poder ajudarum amigo que havia nascido sem a mão esquerda. Seu funcionamento se dá através damovimentação do braço, quando o usuário contrai o braço é puxado um gancho queabre, quando o braço fica relaxado esse gancho se fecha [POPSCI, 2012] Essemovimento é aplicado nos cinco dedos da mão, que com o auxílio de molas controla apressão sendo suave quando necessário, mas também obtendo capacidade de forçaquando preciso. O projeto ainda está sendo melhorado a partir de testes. Figura 1: Stark Hand (INVENTIONSINWORLD, 2012) Nicholas David Thayer em uma dissertação de conclusão de obtenção do títulode Mestre em Ciências pela Universidade da Virginia, nos Estados Unidos, realizou aconstrução de uma mão robótica chamada DART – Dexterous AnthropomorphicRobotic Typing (“Mão Destra Antropomórfica Robótica de Digitar”, Figura 2). Estamão é muito parecida com a mão humana, conseguindo digitar até vinte palavras porminuto sendo que o ser humano em média consegue digitar trinta e três palavras porminuto utilizando-se das duas mãos. Podendo ainda realizar funções simples comopegar objetos, abrir uma porta, por exemplo [TECHTUDO, 2012]. Figura 2: Mão robótica DART (TECHTUDO, 2012)
  3. 3. 3. Materiais UtilizadosA tecnologia avança cada dia, e com isso novas soluções são encontradas paraproporcionar praticidade na construção de diversos dispositivos que são utilizados parauma variedade de áreas. Existem dispositivos que para proporcionar maior agilidade e confiabilidade emseu desenvolvimento, unem hardware e software, materiais de alta resistência e leveza,pequenos motores que possuem grande torque para realizar tarefas que necessitam deforça. Estes materiais serão descritos a seguir.3.1. ArduinoO Arduino é uma plataforma livre de desenvolvimento de hardware e software baseadona linguagem C. Seu desenvolvimento é fácil e sua contribuição pode ser de grandevalor, é open-source, com isso a contribuição de usuários do mundo todo é muito grande[BEPPU, 2010]. Pode ser utilizado para desenvolvimento de vários dispositivos comutilização de motores de passo, servo motores, leds, sensores, entre vários outros. Seusoftware não necessita de instalação, basta ser baixado do site do Arduino, executá-lo ecomeçar o desenvolvimento. Após a criação do código que fará o controle do hardware,basta transferi-lo para a placa do Arduino (Figura 3), assim o mesmo se torna autônomonão necessitando de um computador para que funcione. Figura 3: Placa Arduino (ARDUINO, 2012)3.2. Servo-motoresO servo-motor (Figura 4) vem sendo utilizado em diversos dispositivos eletrônicos emecânicos. É comum estar presente no aeromodelismo, em robôs, entre outros. Sua grande utilização ocorre pelo fato de que proporciona auxílio de formacontrolada e com precisão os movimentos, e ainda pode manter-se mesmo sendoforçado em direção contrária [PICTRONICS, 2012].Sua movimentação ocorre de acordo com a intensidade do pulso elétrico que é enviadoao servo-motor. Figura 4: Exemplo de Servo-motor (DEALEXTREME, 2012)
  4. 4. 3.3. TechnylO Technyl é um plástico de engenharia obtido pela poliamida 6.6, fabricada com resinada Rhodia pela MGS. Através do processo de extrusão, com estrutura cristalinauniforme e livre de tensões internas [DAYBRASIL, 2012]. O Technyl (Figura 5) é bem próximo do Nylon, mas com uma resistênciadiferenciada devido a sua composição. Pode ser utilizado de forma alternativa ao ferro,aço, alumínio, por apresentar alta resistência ao desgaste, elementos químicos e por serleve. Figura 5: Exemplo de Technyl (PLASTICOBOLHA, 2012)4. ProtótipoExistem vários modelos de mão robótica no mercado, mas seu custo é muito elevado,dificultando sua aquisição. A figura 6 ilustra um esboço de como o projeto deve ficarquando finalizado, os servo-motores ligados por cabos de aço até a extremidade do dedopossibilitando assim sua movimentação e realizando a simulação do movimento da mãohumana. Figura 6: Esboço do projeto4.1. Construção do ProtótipoO projeto tem como objetivo a criação de uma mão robótica utilizando-se de materiaisde baixo custo, tornando a aquisição do produto mais acessível às pessoas quenecessitam deste recurso. O Technyl foi utilizado na construção da parte mecânica da mão, é um materialde fácil manuseio, que trouxe resultados satisfatórios por ser leve e resistente. Para movimentação dos dedos, foi utilizado um cabo de aço inoxidável que érevestido com nylon e que tem resistência de 40 lbs. Esse cabo apresentou melhorresultado devido a sua maior flexibilidade em relação a outros cabos testados que nãoapresentaram boa movimentação.
  5. 5. 4.2. Metodologia de desenvolvimentoApós a revisão bibliográfica, foram feitos testes de resistência dos materiais envolvidosno projeto. Após a validação destes testes, será feito teste dos materiais de revestimentoque imite a pele humana.5. ConclusãoA robótica tem muito a acrescentar para as pessoas, pois está em constante evolução epoderá trazer grandes transformações. Novas pesquisas buscam proporcionar aoindivíduo com limitações liberdade e autonomia para realizar suas atividades. Com ointuito de contruibuir com novas possibilidades de acesso aos usuários, foi construídauma mão robótica, através da qual se pode realizar movimentos simulando a mãohumana. Na realização do protótipo obteve-se resultado considerado satisfatório. O usodo Technyl mostrou ser mais eficiente dentre os materiais testados, trazendo resistênciae leveza ao projeto. Os servo-motores realizam, através do tracionamento dos cabos deaço, a movimentação dos dedos de forma razoável. Devido aos resultados obtidos neste trabalho, será realizada uma pesquisa paraimplementação de Interface Cérebro Computador, possibilitando assim o comando damão por pensamento, tornando-a “parte do corpo” para que se possa realizar asatividades da forma mais natural possível.ReferênciasBEPPU, Mathyan M. et. al. “Apostila Arduino”. Niterói: Universidade Federal Fluminense, 2010.ARDUINO (2012). “Arduino Uno”. Disponível em: <http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno> Acesso em: 19/05/2012.DAYBRASIL (2012). “Nylon 6.6 – Technyl”. Disponível em: <http://www.daybrasil.com.br/Site2010/produto/Default.aspx?IDProduto=429> Acesso em: 19/04/2012.HARDWARE (2012). “Arduino: hardware e software open-source”. Disponível em: <http://www.hardware.com.br/artigos/arduino/> Acesso em: 19/06/2012.Organização Mundial da Saúde (2012) “Informe mundial sobre la discapacidad”. <http://www.who.int/disabilities/world_report/2011/es/index.html> Acesso em: 05/07/2012.PICTRONICS (2012). “Como funciona um servo”. Disponível em: <http://www.pictronics.com.br/artigos-tecnicos/43-eletronica-e-automacao/89-como- funciona-um-servo-motor.pdf > Acesso em: 23/03/2012.POPSCI (2012). “2011 Invention Awards: A Better Mechanical Hand”. Disponível em: <http://www.popsci.com/node/54124/> Acesso em: 06/07/2012.TECHTUDO (2012). “Mão robótica consegue digitar 20 palavras por minuto”. Disponível em: <http://www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2011/02/mao-robotica- consegue-digitar-20-palavras-por-minuto.html> Acesso em: 23/05/2012.

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