Robô Battle Bots

Robô Battle Bots

Sigo a Battle Bots há alguns anos e sempre quis participar em algo do género.

A Battle Bots é uma competição que reúne engenheiros, estudantes e entusiastas de robótica de todo o mundo, onde cada equipa constrói robôs de combate capazes de enfrentar adversários em arenas cheias de intensidade e criatividade.

Inspirado por esse espírito, decidi criar o meu próprio projeto: desenvolver, desde o zero, um robô de combate ao estilo Battle Bots, com o objetivo de participar na Robot Extreme Competition.

Para este projeto utilizei os seguintes materiais / recursos:

1. Arduino Micro
2. Impressora 3D
3. PLA
4. TPU
5. Perfis de aluminio
6. Parafusos m6, m3
7. Maquinagem da arma e CNC feito com a JLCCNC
8. 
   

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A minha aventura no desenvolvimento do robô começou com a fase crucial de design e conceção.

Inicialmente, todo o processo foi executado em papel, onde esbocei múltiplas ideias e configurações para o chassis e os sistemas de ataque. Esta primeira etapa de desenho foi fundamental, pois permitiu-me visualizar e refinar o conceito antes de avançar para o mundo digital.

De seguida, passei para o desenho assistido por computador (CAD), onde o modelo ganhou as suas dimensões e formas finais, culminando na primeira prototipagem digital. Com o design pronto, iniciei a impressão 3D das primeiras peças de teste.

Ao montar estes primeiros componentes impressos, os erros e as falhas estruturais começaram a surgir. Esta fase de testes práticos, embora reveladora de problemas, foi extremamente valiosa. Identifiquei de imediato as áreas onde a estrutura era demasiado frágil ou onde o encaixe das peças não estava perfeito. Estes setbacks iniciais são uma parte natural e indispensável do processo de engenharia, permitindo-me regressar à fase de CAD para aplicar as correções e aperfeiçoamentos necessários para garantir a robustez e a eficácia do robô em combate.

Após as correções e aperfeiçoamentos baseados nas falhas da prototipagem inicial, avançámos para a primeira fase de testes práticos no campo.

O foco principal nesta etapa foi validar dois aspetos críticos: a mobilidade do robô e a resistência do chassis.

Validação da Mobilidade

Para a mobilidade, testámos a capacidade do robô de se mover em diferentes superfícies e a sua resposta aos comandos sob pressão. Os testes incluíram:

1. Manobrabilidade: Verificámos a capacidade de fazer curvas apertadas e a velocidade de aceleração. Foi crucial ajustar a calibração dos motores e drivers para garantir que a tração fosse uniforme e potente, sem derrapagens indesejadas que poderiam expor as laterais do robô a ataques.
2. Capacidade de Recuperação: Simulação de capotamentos para garantir que o robô consegue, se necessário, endireitar-se rapidamente ou continuar a combater mesmo que invertido, uma característica vital em arenas de alta intensidade.

Testes de Stress e Resistência

No que toca à resistência, o objetivo foi levar a estrutura ao limite. Implementámos testes de impacto controlado utilizando pesos e martelos para simular o stress de um confronto real.

Nota: Estes testes permitiram-nos identificar os pontos exatos onde o material estava a ceder ou a fissurar, confirmando as fragilidades apontadas na fase de design.

Estes insights são agora a base para a próxima iteração do projeto, que incluirá a transição para materiais de maior resistência (como alumínio ou compósitos) nas áreas críticas, reforçando a proteção dos componentes internos antes de instalarmos e testarmos o sistema de armas.

Após a conclusão da primeira fase de testes, que foi crucial para expor as debilidades do protótipo, o projeto entrou na etapa de correção e otimização.

Análise de Falhas e Redesenho (CAD)

O primeiro passo foi uma análise minuciosa dos dados recolhidos durante os testes de stress e mobilidade. Cada fissura, cada ponto de flexão indesejada e cada falha de encaixe foram documentados.

1. Identificação de Pontos Críticos: Foi determinado que as áreas de fixação dos motores e as bordas laterais do chassis eram os pontos mais vulneráveis.
2. Aplicação de Reforços: Regressei ao software CAD para redesenhar estas secções. Os reforços foram desenhados para distribuir melhor as forças de impacto, adicionando material em zonas chave e alterando a geometria onde o stress era excessivo.

A Segunda Prototipagem: A Reimpressão

Com os modelos digitais corrigidos e otimizados, o passo seguinte foi a reimpressão de todas as peças estruturais corrigidas.

Objetivo: Garantir que o design revisado eliminasse as falhas anteriores e introduzisse a resistência necessária para um combate real.

Esta reimpressão utiliza as mesmas especificações da impressora 3D, mas o design aprimorado promete uma robustez superior. Assim que as novas peças estiverem prontas, a montagem será refeita. Seguir-se-á uma segunda fase de testes — testes de stress repetidos — para validar que as correções foram bem-sucedidas antes de passarmos à integração do sistema de armas.

Com a estrutura do chassis finalmente corrigida e reforçada, a próxima fase crítica é a produção do componente mais vital para o combate: o sistema de ataque, ou a "arma" do robô.

Transição de Material: A Força do Alumínio

Para a arma, a resistência e a precisão são absolutamente inegociáveis. Por isso, optámos por abandonar a impressão 3D em favor da maquinação CNC em alumínio — um processo que garante a tolerância e a durabilidade necessárias para suportar os impactos repetidos.

O alumínio, em particular ligas como a 7075, oferece uma excelente relação entre resistência e peso, fundamental para manter o robô dentro dos limites da competição.

O Processo de Maquinação com a JLCCNC

O desenho final da arma, que foi meticulosamente otimizado no software CAD (levando em conta a mecânica de impacto e o equilíbrio), foi enviado para a JLCNCN (ou o nosso parceiro de maquinação CNC).

1. Precisão Implacável: A maquinação CNC permite criar a peça com a precisão de mícron, o que é essencial para o correto funcionamento dos mecanismos de rotação ou de percussão da arma.
2. Acabamento e Robustez: O processo garante que a peça não só é estruturalmente sólida, mas também tem um acabamento superior, o que é crucial para reduzir pontos de falha sob stress.

Esta etapa representa a mudança do protótipo de "teste" para o componente pronto para combate. Assim que a peça for maquinada e chegar, o foco será total na sua montagem e, claro, no teste final de potência e segurança da arma.

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