PROJETO DE UM VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA MONITORAMENTO E IDENTIFICAÇÃO DE SOBREVIVENTES EM ÁREAS DE RISCO E DIFÍCIL ACESSO

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- Descrição do trabalho e da inovação

Segundo BOWEN e MACKENZIE, 2003, um veículo terrestre não tripulado é uma plataforma com alimentação, móvel e que se consegue movimentar no meio terrestre sem um ser humano a bordo. Pode ser operado por uma ou várias formas de controle (autônomo, semi-autónomo ou por controle remoto/tele-operação), pode também ser expansível ou recuperável.

Desenvolveu-se um veículo terrestre não tripulado pequeno (leve) e tele-operado, utilizando um sistema de suspensão do tipo Rocker-Bogie, como visto na figura 2.1, capaz de ultrapassar obstáculos maiores que o tamanho de sua roda, de suportar inclinações de 45° e se movimentar com muita liberdade em qualquer terreno.

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Figura 2.1 - Projeto do VTNT.

A construção de veículos terrestres não-tripulados com suspensão Rocker-bogie é desenvolvida quase que unicamente por empresas da área de exploração espacial, caracterizando assim, inovador esse tipo de desenvolvimento em meio acadêmico. Realizando-se a pesquisa utilizando palavras chave como VTNT e Rocker-bogie, no banco de teses da SCIELO, não foi encontrado nenhum trabalho que discutisse o mesmo tema ao qual este estudo se propõe.

Sendo assim, a construção desse veículo possui impacto no âmbito macrossocial devido a sua suspensão que proporciona maior liberdade de locomoção, além de permitir que o mesmo sobreponha obstáculos, deixando-o apto a monitorar áreas de risco, reduzindo a presença humana nas mesmas, e dessa maneira salvando vidas.

- Concepção da inovação e trabalho em equipe

A motivação para o desenvolvimento do presente trabalho surgiu da busca pela integração do modelo de suspensão Rocker-bogie com um veículo não tripulado de resgate, desenvolvendo um novo modelo de VTNT capaz de monitorar remotamente terrenos irregulares, inacessíveis a veículos comuns, a fim de diminuir as ocorrências de acidentes durante buscas por sobreviventes. Inpirou-se para a dinamica do veículo n veículo de exploração espacial Mars Rover Curiosity produzido pela NASA, capaz de transitar por terrenos irregulares com grande facilidade.

- Objetivos da iniciativa

O objetivo geral do projeto é que o veículo seja capaz de realizar missões de monitoramente em áreas de difícil acesso. Como objetivos especificos definiu-se:

- Para deslocamento em áreas de escombro o veiculo deve sobrepor obstáculos de até 150 mm de altura, correspontes a 125% da altura de suas rodas.

- O veículo deve ser controlado remotamente utilizado-se um disposítivo móvel.

- Deve ser capaz de visualizar a existência de sobreviventes em situações de risco, dispondo de uma câmera equipada com infravermelho e visão noturna.

- Deve dispor de autonomia de 30 minutos de bateria.

- Deve dispor de um sistema de tração adequado, capaz de elevar o veículo sobre os obstáculos.

- Público-alvo da iniciativa

O publico alvo do trabalho são as autarquias federais e estaduais de defesa civil, que podem utilizar o veículo em situações nas quais a vida dos funcionários possa estar em risco, ou em casos cujo acesso utilizando outros tipos de veículo seja inviável.

Espera-se que toda a população se beneficie do veículo desenvolvido,pois em casos de catastrofe, o uso de uma métodos para busca e salvamento de alta tecnologia significa a diferença entre vida e morte de cidadãos.

- Ações e etapas da implementação

A primeira etapa para execução deste trabalho consistiu na revisão de literatura dos dois assuntos principais que tangem o planejamento e execução deste projeto, estes são, veículos terrestres não tripulados e o mecanismo de suspensão Rocker-bogie.

A partir daí, foram desenvolvidas paralelamente duas etapas do projeto, uma abordando o desenvolvimento do firmware do aplicativo e outra o projeto mecânico do VTNT.

A elaboração do projeto mecânico tanto da suspensão Rocker-bogie quanto do chassi do veículo foram realizadas utilizado os softwares de CAD 3D SolidWorks e o software MBSD (Multi Body System Dynamics) ADAMS/View.

Avaliou-se a potencia mecanica mecanica requerida para tração nas rodas do veiculo, e a potencia elétrica necessária ao estágio eletronico de potencia.

A seguir selecionou-se os materiais para construtação do prototipo. O propósito é obter uma estrutura leve, resistente, rígida e de baixo custo. Sendo assim, foram selecionados para a construção do veículo: plástico ABS, MDF, PVC rígido e eixos de alumínio.

Projetou-se então as rodas do veiculo. O design foi inspirado nos modelos utilizados pela NASA, como pode ser visto na figura 6.2:

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Figura 6.1 – Desenho 3D e roda Mars Rover.

Após a fabricação da roda foi possível perceber fragilidades no eixo central e na extremidade aberta, assim como problemas no furo onde será inserido o eixo do motor. Para sanar tais problemas um novo projeto foi desenvolvido, espelhando a face "raiada" e aprimorando o método de acoplamento do motor.

Para realizar a conexão das rodas ao restante da suspensão e possibilitar a rotação dos eixos traseiros e dianteiros, foi criado um mecanismo impresso em ABS no qual alocou-se um rolamento e um motor CC. Por fim, um eixo de alumínio foi inserido no interior do rolamento e em seguida vinculado ao acoplamento do motor, permitindo a rotação do conjunto: motor/acoplamento e consequentemente da roda.

Dimensionou-se então o mecanismo Rocker-bogie, que pode ser visto na figura 6.2, é composto de uma junta com duas articulações chamada Rocker e uma segunda junta com uma articulação chamada Bogie. Para determinar as dimensões dos tubos que fazem a conexão das varias peças do mecanismo, foi desenvolvido um estudo sobre a distribuição de forças através da suspensão. A partir daí desenvolveu se um equacionamento para dimensionar o comprimento dos tubos, com a finalidade de garantir que o mecanismo em questão fosse capaz de distribuir de forma semelhante o peso do veículo sobre cada uma das seis rodas.

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Figura 6.2