Robótica e energia solar
Robótica e energia solar
Nesse artigo iremos entender como a energia solar é tão importante em um dos principais desafios da robótica: A autonomia energética.
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A importância da autonomia energética
A robótica consiste no desenvolvimento de robôs para realizar tarefas com eficiência e precisão e definitivamente, esta foi uma das áreas de conhecimento que mais se desenvolveu nos últimos anos, com grandes avanços e em um curto espaço de tempo. Podemos perceber que conforme o tempo passa são produzidos robôs cada vez menores, mais especializados e mais baratos, tornando-os assim mais populares e de fácil obtenção, além de serem uma ótima solução em locais de difícil acesso e na realização de tarefas arriscadas para o ser humano, garantindo produtividade, redução de atividades braçais e ocupação de trabalhos que oferecem risco de vida.
Mesmo com tais grandes avanços, a robótica ainda enfrenta seus gargalos, que a impedem de ter uma presença maior na sociedade. Um deles é a é a autonomia energética. A crescente demanda por projetos que necessitam ficar grandes períodos sem um instante de carregamento, como por exemplo, drones e máquinas autônomas, cria a necessidade da existência fonte geradora de energia que possa estar embarcada na estrutura dos elementos citados. Uma possível solução para este impasse é a utilização de baterias, porém sozinhas elas não conseguem dar a autonomia necessária para que o robôs operem sem nenhuma ajuda humana, pois, em virtude do consumo da bateria, é necessário que haja algum mecanismo para que esta energia seja reposta enquanto a os mesmos estão em funcionamento.
Desta maneira, a questão da energia para funcionamento das máquinas acaba culminando no desenvolvimento de aplicações para ambientes como campos de agricultura, locais fora da atmosfera terrestre e zonas glaciais como Antártida e polo norte, de modo que, uma solução para este problema pode ser a escolha da utilização de uma fonte renovável de energia, neste caso, estamos falando da energia solar.
A Energia Solar
O Sol é um recurso natural cuja energia emanada é abundante no planeta Terra, fornecendo para o globo inteiro uma energia comparada a seis mil hidrelétricas de Itaipu por dia. Com o custo se reduzindo e a eficiência das placas aumentando, a energia solar vem sendo usada em diversas áreas e já pode ser considera da uma realidade para o uso na robótica. Com as placas fotovoltaicas é possível converter luz do Sol em eletricidade e além disso, unindo as mesmas (como fornecimento de energia) à um banco de baterias, pode-se armazenar essa energia, obtendo portanto uma solução para o problema da necessidade dos robôs no que diz respeito ao carregamento manual do banco citado. Como o sol está sempre disponível em todo local, torna-se possível fazer sistemas que atuem em locais com limitação de fornecimento de energia, expandindo a robótica a áreas inacessíveis e localizações além do alcance humano.
Energia solar e robótica
Uma grande aplicação da associação entre o conceito de robótica e as placas fotovoltaicas são os robôs lançados pela NASA para exploração espacial. Os Rovers, veículos exploradores robóticos que percorrem a órbita de Marte colhendo informações sobre rochas e materiais na superfície do planeta vermelho, conseguem autonomia energética para realizar suas missões por um grande período de tempo graças ao uso da energia solar. Em dois dos Rovers, Spirit e Opportunity, o sistema de suprimento de energia formado por um conjunto de placas solares consegue gerar 140 Watts por quatro horas em um dia marciano e precisam de apenas 100 Watts para operar. Assim, munidos de um conjunto de baterias de Lítio-íon, conseguem também operar à noite. Ambos foram lançados no ano de 2003: o Spirit se manteve ativo até o ano de 2010 e o Opportunity está em uso até hoje.
Mas nem só de Marte a NASA vive, pois, Grover, um outro Rover, irá atuar na captação de dados das geleiras na Groenlândia, no Hemisfério Norte, um lugar inóspito e de baixas temperaturas. O envio do Grover para coletar informações sobre o acúmulo de neve nas geleiras consiste em um método barato para obtenção de dados e seu sistema de alimentação utiliza de duas placas solares montadas em forma de “V” para captação tanto da radiação solar vinda do sol quanto a refletida pela superfície.
Na agricultura também podemos utilizar a mesma ideia dos robôs autônomos espaciais. A universidade de Sydney está construindo a LadyBird, um robô autônomo com objetivos de captação de dados sobre o local do plantio e o solo. Com o uso de placas fotovoltaicas, a LadyBird consegue ser sustentável para a natureza e passível de percorrer grandes pedaços do terreno a ser plantado.
São inúmeros os grandes projetos existentes pelo mundo, entretanto, devemos também dar uma certa atenção ao fato de que o uso de placas fotovoltaicas em pequenos projetos também é uma ótima solução para aplicações de robótica, inclusive com a plataforma Arduino. O Solares, um projeto de extensão presente na Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), pesquisa e realiza trabalhos envolvendo a utilização da energia solar em diferentes locais. A construção de um carrinho solar, um carrinho de controle remoto que tem a sua energia advinda de placas solares, é uma dessas aplicações.
A montagem do carrinho citado foi feita com a utilização de uma placa Arduino, além de dispor de uma conexão Bluetooth para o controle de sua movimentação. Com o auxílio de um pequeno banco de baterias, o carrinho consegue ter uma autonomia de 3 horas.
Considerações finais
Este foi apenas um tutorial teórico cuja finalidade foi abordar a importância da utilização da energia solar em aplicações de robótica. Você já realizou algum projeto semelhante aos apresentados aqui? Deixe suas dúvidas, relatos e sugestões nos comentários abaixo
Carrinho solar - Projeto social Solares
Carrinho solar - Solares social
No artigo anterior falamos um pouco sobre a importância da Energia Solar para a robótica. Neste tutorial, nós vamos te ensinar os procedimentos necessários para que você possa desenvolver um robô solar que aqui chamaremos de carrinho solar. A ideia é criar uma experiencia divertida para mostrar o poder da energia solar.
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Carrinho movido com Energia Solar
O brinquedo em questão consiste em algo semelhante aos carrinhos de brinquedo que utilizam pilhas para o seu funcionamento, no entanto, ao contrário destes, o carrinho que será criado aqui terá as pilhas citadas trocadas por placas solares.
Esse carrinho solar faz parte do Solares Social, um subprojeto do Solares que tem como missão difundir o conhecimento geral à respeito da energia solar em escolas do ensino fundamental, mostrando a importância da mesma e possibilidade integrá-la em nosso dia a dia.
Este nosso brinquedo será feito com recursos de fácil acesso, como garrafas plásticas e tampinhas de garrafa, podendo inclusive ser montado por crianças, as quais. A ideia é propor uma dinâmica de diversão e aprendizado brincar e aprender ao mesmo tempo.
Robótica com Energia Solar
Este experimento é o primeiro passo para o uso da energia solar para robótica educacional. Há diversas possibilidades de modificações que podem ser feitas nesse robô para que ele tenha alguma inteligência.
Claro que quanto mais equipamentos elétricos e eletrônicos forem adicionados a ele, maior será a demanda por energia e por consequência, maior será a potência solar necessária para locomovê-lo.
Um de nossos projetos, por exemplo, é um robô movido com energia solar. Este robô possui uma placa Arduino, além de dispor de uma conexão Bluetooth para o controle de sua movimentação através de um celular. Com o auxílio de um pequeno banco de baterias, o carrinho consegue ter uma autonomia de 3 horas.
Mãos à obra - Desenvolvendo o carrinho solar
Componentes necessários
- 1 x Garrafa pet de 600 ml. De preferência do modelo de água mineral.
- 4 x Tampinhas de garrafa pet, com dois tipos de tamanho
- 1 x Palito de churrasco
- 1 x Canudo
- 1 x Motor DC com caixa de redução. (Qual deles? Não encontro o da foto na loja)
- 2 x Placas Fotovoltaicas. (Não achei na loja)
- 3 x Palitos de picolé
- Fios avulsos
Ferramentas necessárias:
- Pistola de cola quente
- Tesoura
- Fita adesiva ou fita crepe
- Caneta para CD
- Estilete
- Chave de fenda
- Régua
Montando o projeto
Neste momento, nós iremos demonstrar todos os passos necessários para que você consiga construir o seu carrinho solar.
1º Passo - Faça uma linha reta da tampa até o fundo na vertical da garrafa pet.
2º Passo - Nesta linha, faça uma marcação em 10 cm de distância do fundo da garrafa
3º Passo - Na linha feita anteriormente, no item 1, faça uma marcação em 5 centímetros de distância da tampa da garrafa.
4º Passo - Na parte oposta a linha, faça uma marcação em 10 centímetros de distância do fundo da garrafa.
5º Passo - Nesse ponto, faça um quadrado de 1,5 cm por 1,5 cm com a caneta.
6º Passo - Corte o quadrado marcado com a caneta.
7º Passo - Corte um pedaço de três centímetros do canudo.
8º Passo - Cole com cola quente o canudo na perpendicular na marcação feita no item dois passe a cola embaixo do canudo e em cima para fixação. Segure até que fique firme e a cola seque.
9º - Passo Corte o palito de churrasco para que ele tenha dez centímetros de comprimento. Afine as duas pontas.
10º Passo - Faça um furo no centro de duas das tampinhas.
11º Passo - Com o canudo seco e grudado na garrafa, passe o palito de churrasco pelo canudo.
12º Passo - Encaixe os furos das tampinhas de garrafa nas extremidades do palito de churrasco.
13º Passo - Fixe as tampinhas com cola quente. Faça isto uma de cada vez e segure até secar.
14º Passo - Com as tampinhas maiores, faça um furo nelas e encaixe-as no eixo do motor.
15º Passo - Solde dois fios nos terminais do motor.
16º Passo - No quadrado feito, encaixe o motor. Verifique se o motor ficou bem preso e reforce com fita adesiva se necessário.
17º Nas placas solares, solde um fio em cada terminal.
18º Passo - Faça uma ligação em paralelo (Terminal “+” com “+” e “-” com “-”) das placas como demonstrado na figura.
19º Passo - Com as ligações feitas, fixe com fita três palitos de picolé na parte inferior das duas placas.
20º Passo - Cole com cola quente o palito de picolé na parte de cima da garrafa
21º Passo - O carrinho agora está pronto.
Considerações finais
Neste tutorial nós mostramos como você pode fazer para criar um brinquedo simples, muito interessante didaticamente e que aguça a curiosidade a respeito do uso da energia solar. Além disso, é possível verificar como o angulo de incidência solar interfere na força do motor.
Deixe suas sugestões e dúvidas nos comentários abaixo.