Como funcionam os Robôs

Na última postagem, eu prometi que falaria dos componentes dos robôs e assim, definir como os robôs funcionam como um todo. De certa forma, essa postagem serve para tirar a dúvida de muitos sobre o que faz um robô funcionar internamente. Vamos explicar primeiro, os principais componentes com seu nome e sua funcionalidade e depois, com base no aprendido, iremos explicar todo o funcionamento da máquina.
Esta postagem foca na explicação acerca dos componentes que contribuem para o funcionamento interno da máquina somente, não as partes externas, como revestimentos de metal ou tipos de isolantes utilizados nas juntas, que podem ser vistos externamente no robô, o que acontece em alguns modelos de tais máquinas.

Os principais componentes padrão:

Rodas e seguimentos unidos de encaixe:

Essas são as partes pelas quais os segmentos individuais (braços e seus revestimentos internos, pernas, etc.) são conectados. Podem não ser somente rodas e seguimentos, mas também vários outros tipos de estrutura, como engrenagens por exemplo.


Acionador:

Muitas vezes, um robô possui muitos acionadores ao mesmo tempo, às vezes com características diferentes, o acionador nada mais é do que o motor do robô, que faz o trabalho mecânico da máquina principalmente.
Os acionadores podem ser: motor elétrico, solenóide, sistema hidráulico ou sistema pneumático. Comom dito antes, todos esses sistemas podem ser usados em uma mesma máquina.


Fonte de energia:

Os robôs precisam de uma fonte de energia para operar. Uma fonte de energia pode ser uma bateria elétrica, uma tomada elétrica, bomba de fluido hidráulico ou um tanque de ar comprimido.

Circuito elétrico:

O circuito elétrico energiza os motores e os solenóides, esses fazem o papel de comando dos motores.


Válvulas elétricas:

Essas tem a função de controlar a trajetória do fluido pressurizado na máquina, quando este é utilizado.


Pistão cilíndrico:

O pistão cilíndrico faz o trabalho de fazer o movimento inteiro de braços e pernas especialmente, quando é movimentado por fluido pressurizado ou outro tipo de estímulo.

Sistema computadorizado e programa:

O computador é onde é feita toda a análise do ambiente onde a máquina está e onde as tomadas de decisão sobre o que o robô tem que fazer são feitas.


Sensor:

Os sensores são os elementos que através de ondas eletromagnéticas de qualquer tipo, luz visível ou qualquer outro tipo de fenômeno físico podem "sentir" o meio ambiente onde o robô está de modo a passar a este o que tem no meio onde ele está.


O funcionamento do robô:

Os seguimentos unidos ou qualquer outro tipo de objeto mecânico preso aos encaixes do robô são movimentados quando estes são acionados pelos motores. Os motores para esse trabalho, recebem fluido pressurizado, energia elétrica ou qualquer outro tipo de energia de uma fonte, ao mesmo tempo em que recebem uma corrente elétrica de um circuito elétrico ligado ao computador. Esses mesmos circuitos energizam os solenóides que ativam o sistema hidráulico, energizados, os solenóides ativam as válvulas elétricas que irão controlar o caminho do fluido pressurizado pelo corpo do robô.
Já, os motores ao receberem a corrente elétrica dos circuitos, esses irão comandar os motores através da eletricidade e isso permite que o computador controle os motores, as válvulas e outros componentes.
As decisões que o computador toma de como vai manipular os componentes, são feitas de acordo com as determinações do programa instalado nele. Os computadores são em sua maioria, reprogramáveis.
As bases de informação com as quais os computadores tomam decisões através dos programas são derivadas de arquivos formados a partir de imagens e sentenças de acordo com os sinais que o sistema computadorizado recebe dos sensores. Em resumo, os robôs são uma união de informática, eletrônica básica e mecânica. Extraordinária e inteligente combinação que pode colocar toda a humanidade definitivamente no futuro! 

Por favor, comentem aqui no blog ou mandem suas opiniões para o meu e-mail: paulo8412@yahoo.com.br, se você gosta de ciência e tecnologia, contribua com seu comentário. É apenas digitar a sua opinião.
Não é imposição, é pedido.

Um abraço a todos!

Os Robôs: definição

Nesta nova postagem, será explicado o que são de fato aquelas máquinas que chamamos de robôs, como eles podem ser descritos. Procuro, portanto, uma forma de esclarecer a alguns, os detalhes e características que diferenciam um robô de outro tipo de máquina.

O que é um robô?

Muitos tem dúvidas do que é um robô de fato. A maioria das pessoas acredita que somente aquelas máquinas com duas pernas e dois braços e que falam conosco podem ser chamadas de robôs, mas não é bem assim. A própria definição básica de robô sofre variações entre os especialistas em robótica, mas podemos traçar aqui uma definição básica que é uma “média” das definições da maioria:

- Um robô é uma máquina sendo controlada por um computador que através deste, analisa dados físicos e químicos do ambiente percebidos por sensores da máquina, os processa e toma uma decisão sobre o que fazer de acordo com os dados apresentados. De acordo com essa decisão, o computador aciona e manipula componentes digitais e mecânicos do robô, para, fazer um novo processamento e verificação do ambiente, ou, uma ação física.

O computador portanto, irá controlar um sistema que é parte eletrônico e digital e parte mecânico para executar tais atividades.

Está aí a definição mais justa do que seria um robô, portanto, isso coloca na categoria de robô, aqueles mais simples, como por exemplo, os pequenos carros em miniatura controlados por computador e que se movimentam em um ambiente de acordo com o mapa que produzem deste e da programação inserida em sua memória de armazenamento de dados, entre outros detalhes. Os robôs com o estereótipo clássico, que são aqueles com características mais próximas dos seres humanos e muito inteligentes são chamados de humanóides e ainda estão em fase de aperfeiçoamento e testes para serem fabricados e vendidos em massa no futuro. Outros exemplos de robôs são helicópteros programáveis com diâmetro menor que um metro e que sobrevoam uma área de acordo com um programa de vôo pré-programado. Eles podem ser controlados a distância e constantemente, através de sensores e outros elementos para perceber o ambiente, capitam características do lugar onde estão, como tamanho de objetos, temperatura, entre outros e fazem um mapa detalhado do lugar e fazem uma análise deste.

Após a análise do mapa, ele já identificou se aquele lugar está no programa de vôo e então, ou segue em frente ou volta. Esses pequenos helicópteros são usados na agricultura, na exploração geológica de grandes áreas, na área militar e para a exploração e estudo de vulcões, entre outras atividades. Existem, portanto, diversos tipos de robôs que fazem suas atividades de forma diferente e para fins diferentes, além de aparências diferentes, entre estes há o destaque para os utilizados por telepresença e os braços robóticos. 

A telepresença é um sistema e a ação de controlar o robô, sentindo e vendo o que ele também sente e vê, isso é aplicado no caso de robôs que precisam fazer uma tarefa muito difícil, precisam fazer algo onde o homem não pode ir ou que necessitem fazer as atividades de acordo com um vasto conhecimento sobre algo.

Isso tornaria o uso do robô inconcebível em alguns casos porque exigiria muito espaço de armazenamento no HD entre outras necessidades difíceis. Exemplos de telepresença estão na Indústria do Petróleo e Gás e nas explorações aeroespaciais. No caso da exploração de petróleo e gás, são usados os braços mecânicos dos ROVs que vão até grandes profundidades onde o corpo humano não suportaria, e são movimentados pelo movimento dos braços do operador. Na exploração aeroespacial, é usado o robonaut, que faz trabalhos no exterior das naves espaciais que estão em órbita. Os braços robóticos são talvez, a forma mais antiga de robô de fato, eles são acoplados a bases nas quais deslizam e fazem operações bastante básicas, sua principal função é levantar elementos muito pesados. Voltando a falar de humanóides, existem aqueles com aparência de máquina e aqueles com aparência externa imitando um humano, com uma pele artificial, olhos e estruturas faciais como de humanos. 

Esses são chamados de andróides, mas assim como os outros humanóides, esses ainda são só praticamente protótipos ou objetos de uso restrito e são pouco evoluídos ainda. Os melhores inventores e engenheiros de robôs do mundo são, sem dúvida, os japoneses, mesmo assim, ainda existem centros universitários dos EUA onde os seus colaboradores e estudantes dizem que aquele é o centro da vanguarda em engenharia robótica do mundo. Para maior interação no assunto, há o vídeo da primeira parte de um programa do History Channel abaixo, apresentado por um phd em robótica, os links para as outras partes são: http://www.youtube.com/watch?v=3I5RHNjA0qM&feature=related e http://www.youtube.com/watch?v=Obqf7MD_vAc&feature=related eis o vídeo:




Na próxima postagem, vamos falar dos componentes mais importantes dos robôs e seu funcionamento em conjunto.

Os Foguetes de Ar Aspirado

 Atualmente, os foguetes tem um grande problema que é a necessidade de uso de um milhão de quilos de oxigênio líquido, isso aumenta o peso da nave em 616 toneladas, aumentando também o custo dos vôos e manutenção dos veículos. Consequentemente, o custo dos vôos fica em U$22.000/Kg, o que equivale que levar uma pessoa de 70 Kg ao espaço custa U$1.500.000! Esse é só um dos grandes limitadores da evolução da tecnologia espacial e para seu uso de forma mais popular possibilitando o turismo espacial.
O oxigênio líquido é usado para queimar junto ao combustível da nave, que pode ser hidrocarbono ou hidrogênio, essa combustão gera gases muito quantes a alta pressão e velocidade que são espelidos através de um bico, que através dele a velocidade desses gases aumenta ainda mais, possibilitando o empuxo necessário para tirar a nave pesadíssima do chão. Para resolver o problema do peso excessivo nas naves, estão sendo propostos os motores de ar aspirado para os foguetes. Esses funcionam como os motores de jatos, que através de um compressor, sugará o ar da atmosfera, o comprimirá e em seguida combinará este com o combustível da nave, como no motor convencional, em que o oxidante e o combustível entrarão em combustão se queimando e gerando gases que darão o empuxo necessário a nave.

Porém, os motores de ar aspirado não forneceriam o empuxo necessário para levantar o veículo, para isso estão sendo propostos como motores auxiliares, aqueles do tipo de ar expandido, que são como os motores convencionais, a diferença é que quando fazem a nave atingir uma velocidade suficientemente alta, em torno de 2 ou 3 match, estes aumentam a oxidação do combustível com o ar da atmosfera, podendo chegar a 10 match e depois voltando a função normal de foguete. Uma outra alternativa para o empuxo auxiliar são as pistas de levitação magnética para levantar a nave fazendo-a se deslocar a uma velocidade de até 966Km/h antes de decolar. Nos dois casos, tanto com o uso dos motores de ar expandido como usando as pistas de levitação magnética, quando o veículo atingir duas vezes a velocidade do som, os motores de ar expandido serão desligados e os motores de ar aspirado sugaram ar da atmofera até aproximadamente metade do trajeto até o limite da atmosfera, quando o veículo alcançar 10 vezes a velocidade do som, o veículo passará a funcionar com o sistema de motor convencional.

O novo motor funcionando com ar aspirado possibilitará melhores e mais seguras manobras com a nave por causa do peso reduzido. Será feito um vôo interno de teste com naves usando a nova tecnologia para verificar a usuabilidade da nova tecnologia para os vôos.
Esse conteúdo é baseado no texto do site www.hsw.uol.com.br em que pode ser pesquisado o assunto de forma mais completa especificamente no link: http://ciencia.hsw.uol.com.br/foguetes-aspirados3.htm.
Um boa semana!

Os Carros Elétricos

Os carros elétricos são uma das grandes alternativas que o mundo possui, para se livrar de um futuro, em que o arrependimento não adiantará para mudar as coisas. É muito difícil distinguir um carro a gasolina de um carro elétrico pela aparência. Por fora, eles são praticamente iguais, principalmente pelo fato de um carro elétrico ser um carro a gasolina que foi convertido em justamente um carro elétrico, na maioria das vezes.

Os carros elétricos possuem vantagens sobre os carros a gasolina, as principais são o fato de não serem poluentes, garantindo a preservação do meio ambiente e, o fato de a energia elétrica para recarregá-lo ser muito mais barata por quilômetro rodado do que a gasolina. O custo da eletricidade é de R$0,50 por quilowatt/hora, isso quer dizer que para a recarga completa teremos o custo de R$6,00, isso porque são necessários recarregar o carro com 12 quilowatts/hora após rodar os 80Km de autonomia. O custo por quilômetro então é de R$0,075 apenas. A gasolina custa R$2,40 por litro e um carro faz aproximadamente 12 quilômetros por litro, então o custo por quilômetro da gasolina é de R$0,20.

Sendo assim, muito felizmente, o custo por quilômetro rodado com um carro elétrico é de apenas 37,5% daquele com um carro a gasolina.

A desvantagem dos carros elétricos são o custo de reposição das baterias, que é de R$4.000,00. É por isso que há o grande interesse nas células a combustível, estas diminuiriam o custo com a reposição de fontes de energia elétrica para o carro, e tornaria os carros elétricos definitivamente viáveis. O principal sistema de um carro elétrico é composto por um freio de mão que funciona como um interruptor primeiramente, composto ainda por um acelerador que transmite um sinal para um resistor variável, e este por si transmite este sinal para um regulador. Esse regulador recebe e controla o nível de corrente que recebe das baterias, e de acordo também com o sinal, transmite quantidades maiores ou menores para o motor que funciona em corrente alternada.

  As descrições que virão a seguir foram tiradas do endereço: http://carros.hsw.uol.com.br/carros-eletricos.htm

  Ao dirigir um carro elétrico, a única diferença perceptível
é o fato de ele ser bastante silencioso.

Sob o capô, porém, há muitas diferenças entre os carros a gasolina e os elétricos:

·             O motor a gasolina é substituído por um motor elétrico.

·             O motor elétrico recebe força de um regulador, cuja alimentação é feita por um conjunto de baterias recarregáveis.

  Com suas linhas de alimentação, sistemas de escapamento, mangueiras de refrigeração e filtros de ar, o motor à gasolina parece um projeto de encanamento. Já um carro elétrico é um projeto de instalação elétrica. 

O veículo que utilizaremos para essa discussão é mostrado aqui: 

Veja quais as modificações que o transformaram em um carro elétrico:

·             o motor a gasolina, o silenciador, o catalisador, o escapamento e o tanque de combustível, tudo foi removido;

·             toda a embreagem foi retirada. Já o câmbio manual foi preservado e travado na segunda marcha;

·             um novo motor de corrente alternada (CA) foi fixado ao câmbio com o uso de   uma placa adaptadora;

·             um regulador elétrico foi instalado para controlar o motor CA;

    ·            uma bandeja de baterias foi instalada no assoalho do carro;

·             cinqüenta baterias de chumbo-ácido de 12 volts foram colocadas na bandeja de baterias (dois conjuntos de 25, para gerar 300 volts CC);

·             motores elétricos foram colocados para movimentar equipamentos que usavam a força do motor a gasolina para isso: bomba de água, bomba de direção hidráulica e ar-condicionado;

·             uma bomba de vácuo foi instalada para o sistema de servoassistência do freio, que antes usava o vácuo do motor a combustão;

a alavanca do câmbio manual foi substituída por um interruptor, disfarçado de alavanca seletora de caixa automática, para marcha a frente e ré;

um pequeno aquecedor de água elétrico foi colocado para fornecer aquecimento para a cabine;

um carregador foi instalado para que as baterias fossem carregadas. Este carro em particular tem dois sistemas de recarga: o primeiro por uma tomada normal de 120 ou 240 volts, e o outro por recarga Magna-Charge de placa indutiva.

O medidor de combustível foi substituído por um voltímetro.

O restante no carro é normal. Ao entrar para dirigir, coloca-se a chave na ignição e gira-se a chave para a posição "ligado". Depois, posiciona-se a alavanca em "drive" (marcha à frente), pisa-se no acelerador e o carro anda com o desempenho de um carro a gasolina. Conheça algumas informações interessantes sobre esse carro:

·             A sua autonomia é de cerca de 80 km.

·             Ele vai de 0 a 100 km/h em cerca de 15 segundos.

·             São necessários cerca de 12 quilowatts/hora de eletricidade para carregar o carro após rodar 80 km.

·             As baterias pesam em torno de 500 kg e duram de 3 a 4 anos.

 O que faz um carro elétrico funcionar é a combinação de:

·             Motor elétrico

·             Regulador do motor

·             Baterias 

      O regulador recebe energia das baterias e a repassa ao motor. O pedal do acelerador está ligado a um par de potênciometros (resistores variáveis). Eles fornecem o sinal que avisa ao regulador quanta energiaa deve ser entregue. O regulador pode passar energia zero (carro parado), energia total (o motorista pisa fundo no acelerador) ou quaisquer níveis intermediários de energia. Neste carro, o regulador recebe 300 volts CC das baterias. Depois, converte-os em um máximo de 240 volts CA, trifásica, para enviar para o motor. Isso é feito através de grandes transistores, que rapidamente ligam e desligam a voltagem das baterias para gerar uma onda senoidal. Quando o acelerador é pressionado, um cabo do pedal se conecta com dois potenciômetros.

Energia Elétrica do Vento Solar

Um físico da Universidade Estadual de Washington, Brooks Harrop, propôs uma idéia que pode otimizar muito a utilização de energia elétrica no mundo, além de contribuir com uma solução contra o aquecimento global, consta da geração de energia elétrica a partir do vento solar por intermédio de um satélite devidamente equipado. No caso, o satélite que seria usado, já tem até nome: Dyson-Harrop.
Primeiramente, deve-se entender o que é o vento solar. O vento solar é uma emissão de partículas, incluindo aquelas sub-atômicas e outras não sub-atômicas emitidas pela conversão de massa por energia ocorrido no Sol que varre o Sistema Solar até se dissipar pela resto do Espaço Sideral.
Metade das partículas existentes no vento solar são elétrons, constituintes dos átomos e que compõem a eletricidade e conseqüentemente as correntes elétricas. Os elétrons serão capturados do vento solar por meio de um fio metálico esticado para a direção do Sol e carregado com uma corrente elétrica gerando um campo magnético, que atrai os elétrons. Essa corrente elétrica é gerada por um receptor metálico esférico que no início de sua operação, é independente, mas depois, é alimentado pelos próprios elétrons capturados do vento solar, tornando o sistema autossustentável. A partir daí, o excesso de corrente elétrica alimenta um laser infravermelho que estaria apontado para antenas parabólicas na superfície terrestre que recolheriam a energia, porém esse feixe precisaria ser perfeitamente preciso para não haver perdas.
Harrop, considerando as dimensões de um satélite dos maiores possíveis de serem construídos na Terra e com o sistema de captura de energia em tamanho proporcional, afirmou que possibilita a obtenção de 100 bilhões de vezes mais energia do que hoje a humanidade necessita.
É ou não é uma grande solução? É, mas para garantir que o feixe infravermelho não chegasse a Terra difuso demais (expandido, como a luz se expande se for gerada de muito longe), seria necessária um lente de 10 a 100 Km de diâmetro, algo impossível de ser fabricado nos dias atuais. O problema do feixe chegar a Terra de forma muito difusa, é que a energia gerada por este em um ponto qualquer da Terra, seria menor do que a luz do luar. Quanto ao resto da tecnologia necessária, esta já é concebível.
Para saber mais detalhes desta idéia revolucionária, basta acessar o site Inovação e Tecnologia, pelo endereço: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=energia-vento-solar&id=010115101008