Hypnos

  • Ano de estréia: 2010
  • Eventos: Winter Challenge 2010
  • Conquistas: 6º no WC2010
  • Arma: Carcaça rotativa (Shell Spinner)

A estrutura interna do robô é feita de alumínio aeroespacial (7075-T6), escolhido pela alta relação resistência/peso e tenacidade, que não transporta acelerações fortíssimas aos componentes fixados na estrutura, como motores e eletrônicas, que se mostra prejudicial. Os alívios de peso foram posicionados estrategicamente em pontos que não sofrem tensões altas, mantendo assim a eficiência dela. Esse sistema consiste nas peças que transportam o conjugado do motor da arma para o eixo principal do robô e é composto pelo MagMotor S28-150 (motor DC de 2500 W).

Esse motor é o mais potente usado nesta categoria nas competições, e para contornar o problema do volume ocupado, a solução foi deixá-lo deitado e usar engrenagens cônicas helicoidais na redução 2:1. Não é possível transmitir ao torque diretamente para a casca porque os impactos sofridos seriam transmitidos diretamente ao eixo, rolamentos e ímãs do motor. A correia transmite o torque para o eixo principal através de polias usinadas no próprio eixo, que desliza nos impactos. O motor é fixado na própria caixa de redução. O eixo e rolamentos foram dimensionados a partir de estimativas do impacto sofrido. Os suportes do mancal superior foram dimensionados para suportar a carga com o menor peso possível. O eixo transmite o torque para a tampa, que, por sua vez, gira a carcaça.

A locomoção é constituída por dois motores DC (RS-775) e suas respectivas reduções planetárias. Fixado o motor, dimensionamos a roda para atingir torque máximo de 2,2 Nm, que confere escorregamento no início da aceleração e atinge rapidamente a velocidade máxima. O dimensionamento resultou na roda Colson de 3”, e velocidade máxima de 12,6 Km/h. O robô atingi essa velocidade em 0,4 s.

O robô Hypnos é rádiocontrolado. Isso significa que os sinais de comandos do piloto são enviados via controle-remoto e posteriormente recebidos pelo receptor localizado no interior do robô. Os sinais que chegam ao robô dessa maneira são interpretados por uma placa de controle, que decodifica os sinais originais e os processa. Esta placa atua diretamente na placa de potência, a qual aciona os motores. Construtivamente, as duas placas estão no mesmo circuito impresso.

Tal eletrônica é constituída por um driver de ponte H, MOSFETs, fonte chaveada, microcontrolador, filtros e diversos circuitos de proteção. A variação de velocidade nos motores é possível através de uma técnica denominada PWM (modulação por largura de pulso), que através da variação do duty cycle permite a relação diretamente proporcional entre a velocidade do motor e o posicionamento do joystick que está em mãos do piloto. Além da locomoção do robô, a rotação de sua armadura também é dada por um circuito de controle e potência. Suas características gerais são similares as da locomoção, diferenciado apenas pela não necessidade de a arma de girar em ambos os sentidos, horário e anti-horário.

A carcaça cilíndrica é feita de alumínio aeroespacial calandrado, soldado e usinado. A armadura e arma deste robô se confundem: a carcaça gira em torno do próprio robô. As peças de aço ferramenta acopladas à carcaça transforma a estrutura externa rotativa em uma arma de impacto. O material dos dentes é um aço ferramente especial para impacto (S7). A geometria da tampa e da carcaça, tal como os componentes de fixação internos, foram definidos a partir de iterações de simulações em CAE (computer Auxiliary Engineering), que fizeram reduzir peso e aumentar a rigidez aos esforços.

O entrosamento entre a parte de projeto e desenvolvimento com a prática e técnica é fundamental para a formação do engenheiro, e por isso os próprios membros uninaram grande parte das peças do Hypnos como eixos, mancais, base, e familiaridade com máquinas operatrizes como fresadora, tornos, CNCs, e a soldagem e confecção de algumas placas da eletrônica.