PROJECTOS EM DESENVOLVIMENTO

5DPO – FUTEBOL ROBÓTICO

FAST – AUTONOMOUS SAILBOAT

HUGO JOSÉ MAGALHÃES COSTA

INÊS ALEXANDRA DE MATOS CUNHA VIANA DE CARVALHO

NUNO SANTOS GRAÇA MELO SIMÕES

PEDRO MIGUEL FRÁGUAS DA CUNHA SERPA PINTO

RICARDO MANUEL CARAJOTE MALVEIRO BENTO

PROJECTO FEUP

ORIENTADOR: RUI FERNANDO DE SOUSA MARQUES

SUPERVISOR: LUÍS ANTÓNIO PEREIRA DE MENESES CORTE REAL

OUTUBRO DE 2010

2

ÍNDICE DE FIGURAS

Imagem 1 – Sistema de locomoção. ................................................................................. 9

Imagem 2 - Sistema eléctrico e mecanismo de chuto. .................................................... 10

Imagem 3 - Roda de um robô. ........................................................................................ 10

Imagem 4 - Troféus ........................................................................................................ 12

Imagem 5 - Troféus. ....................................................................................................... 13

Imagem 6 - Veleiro da FEUP ......................................................................................... 15

Imagem 7 - PrintScreen do programa delftship. ............................................................. 16

Imagem 8- Construção do Veleiro.................................................................................. 17

Imagem 9 - Esquema da placa principal ......................................................................... 19

Imagem 10 - Primeiro teste na piscina ........................................................................... 20

Imagem 11 - Equipa do projecto Veleiro ....................................................................... 21

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1 - Caracteristicas do Veleiro ............................................................................. 16

Tabela 2 - Materiais utilizados na construção ................................................................ 18

3

ÍNDICE GERAL

Índice de figuras ............................................................................................................... 1

Índice de tabelas ............................................................................................................... 2

Índice geral ....................................................................................................................... 3

Agradecimentos ................................................................................................................ 4

Resumo ............................................................................................................................. 5

Introdução ......................................................................................................................... 6

5DPO ................................................................................................................................ 7

Futebol Robótico ........................................................................................................... 7

Características ........................................................................................................... 9

Aplicações práticas que podem ser transpostas para outros projéctos / quotidiano ... 11

Quais as cadeiras/disciplinas/conteúdos envolvidos na realização deste projecto ..... 11

Prémios ....................................................................................................................... 12

Patrocínios .................................................................................................................. 14

Veleiro Autónomo da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto .................. 15

Desenho ...................................................................................................................... 16

Construção .................................................................................................................. 17

Materiais utilizados na construção .......................................................................... 18

Sistema electrónico de controlo .............................................................................. 18

Software .................................................................................................................. 19

Experiências realizadas ............................................................................................... 19

O primeiro teste na piscina ...................................................................................... 19

Melhoramentos futuros ........................................................................................... 21

Equipa Veleiro Autónomo da FEUP .......................................................................... 21

Conclusão ....................................................................................................................... 22

Fontes e bibliografia ....................................................................................................... 23

Internet ........................................................................................................................ 23

4

AGRADECIMENTOS

Agradecemos ao Professor Luís António Pereira de Meneses Corte Real, pela

ajuda e disponibilidade oferecida.

Ao nosso monitor Rui Fernando de Sousa Marques, pelo apoio prestado no

decorrer da elaboração do projecto.

A todos os professores, alunos e funcionários que se disponibilizaram para

responder as nossas dúvidas/questões.

5

RESUMO

Para uma melhor integração dos novos estudantes, a FEUP (Faculdade de

Engenharia da Universidade do Porto) criou uma nova unidade curricular denominada

de Projecto FEUP, a qual aborda temas como aprendizagem eficaz, como fazer um

relatório e recursos informáticos, para que os estudantes se familiarizem com a vida

universitária bem como com todos os serviços que esta universidade tem para oferecer.

Neste relatório encontram-se informações ao nível de alguns projectos que se

encontram em desenvolvimento/investigação nos laboratórios de ensino do DEEC

(Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores), sendo eles: 5DPO –

Futebol Robótico e FASt- Veleiro Autónomo. Paralelamente estão a ser desenvolvidos

outros projectos como é exemplo o straplex e a microelectrónica.

Ambos os projectos que desenvolvemos neste relatório são ao nível da

automação, uma vez que ao nível do futebol robótico não é permitida a intervenção

humana durante os jogos e, por sua vez, o veleiro tem de ter a capacidade de navegar

autonomamente, sendo controlado por um computador de bordo. Como estes dois

projectos se dedicam à área da automação, e consequentemente criação de algoritmos

complexos, têm diversas aplicações em diversas áreas como é exemplo a indústria.

6

INTRODUÇÃO

No âmbito da disciplina Projecto FEUP, o grupo 325 do curso Mestrado

Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, realizou um

trabalho/projecto cujo tema é „‟O que se faz nos Laboratórios de Ensino do Edifício I

nascente‟‟. Neste trabalho iremos averiguar quais os projectos de investigação que se

encontram em desenvolvimento, como surgiu a ideia dos mesmos, as aplicações que

estes têm no quotidiano, as experiências realizadas, quais as formas abordadas para o

seu progresso, quais as cadeiras e/ou conteúdos envolvidos, as expectativas, os

responsáveis por cada projecto, os custos e os patrocínios dos mesmos. Estes projectos

encontram-se inseridos nos ramos de automação, energia e telecomunicações.

Com a evolução e modernização da sociedade, é este género de iniciativas que

melhora a qualidade de vida de toda a humanidade. Um ramo bastante notável hoje em

dia é o das telecomunicações que, cada vez mais rápidas e eficientes ao nível do som, da

imagem e ao mesmo tempo na redução do tamanho, custos e consumos dos aparelhos,

possibilitam a comunicação através de uma vasta gama de instrumentos tecnológicos.

Paralelamente, a área da automação tem evoluído a passos vistos, proporcionando a

manufactura dos mais diversos objectos e serviços com a precisão e a velocidade

impensáveis à mão humana, reduzindo o custo de vida. No que respeita à área das

energias, nomeadamente da energia eléctrica, podemos observar que, desde o seu

aparecimento, se tem vindo a tornar cada vez mais importante e essencial, quer ao nível

do melhoramento da qualidade de vida, quer ao nível da investigação das novas

tecnologias.

Com a realização deste trabalho, temos como principal objectivo conhecer

melhor a faculdade em que estudamos e para tal iremos utilizar o Sifeup bem como

visitar os laboratórios em questão, realizando pequenos questionários aos responsáveis,

por forma a descobrir o que está a ser desenvolvido.

7

5DPO

5 DPO é o do projecto de futebol robótico existente na FEUP, fundado em 1997

por um grupo de docentes – António Paulo Moreira, Paulo Costa e Armando Sousa –

que decidiram começar a participar no encontro RoboCup. Actualmente, é formado por

uma equipa de investigadores constituída por professores e alunos do Departamento de

Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC) da Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto (FEUP), tendo como responsável o professor António Paulo

Moreira. “Os docentes e investigadores deste

projecto pertencem também ao ISRP - Instituto de

Sistemas e Robótica do Porto, Grupo "Robotic

Systems". O grupo é responsável pelas equipas de

Futebol Robótico seguindo as regras da Federação

internacional RoboCup Federation: o 5dpo – (Small

Size League), o 5dpo-2000 – (Middle Size League o

5dpo), Human – (Humanoid League Topicos de

Investigação: Vision Based Self Localization, Data

Fusion, Real-Time Control, Decision and

Cooperation)” (FEUP 2010)1.

FUTEBOL ROBÓTICO

O futebol robótico, inicialmente, surgiu como forma de testar as novas criações

ao nível da robótica em situações consideradas padrão, originando-se, assim, a RobCup

Federation a nível mundial.

O futebol foi a actividade escolhida como uma das mais relevantes, devido às

suas características únicas, as quais põem à prova, levando muitas vezes ao limite, a

destreza dos robôs. Paralelamente, é um desporto muito popular que junta multidões,

tornando-se também mais apelativo a quem queira integrar este género de projectos de

investigação. Como já foi dito, esta modalidade testa a destreza dos robôs e como se

1 FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto). 2010. Futebol Robótico - 5DPO.

http://www.fe.up.pt/si/projectos_geral.mostra_projecto?p_id=1303 (accessed October 9, 2010)

Ilustração 1 - Robô, futebol robótico.

8

trata de um desporto em equipa, possui uma dinâmica complexa (a título de exemplo,

refira-se a coordenação e a táctica de jogo).

Por sua vez, o futebol robótico aplica conceitos que abrangem outras

actividades, dado que existe um espaço comum a duas equipas com o mesmo objectivo,

um elemento neutro, a bola e diversos obstáculos, os outros robôs em campo. Para que

tal seja possível, são criados algoritmos complexos que dizem ao robô o que fazer em

cada situação, podendo ser aplicados de forma semelhante noutras áreas, como por

exemplo, operação de busca e salvamento, de transporte de mercadorias, onde todos os

elementos têm de trabalhar em equipa para um mesmo objectivo.

Uma vez que este desporto robótico desenvolve diversas tecnologias como

agentes robóticos, cooperação, comunicação, raciocínio em tempo real e aprendizagem,

estas actividades são um forte incentivo para o desenvolvimento científico-tecnológico

que pode ser transferido para diversas áreas como a indústria, a medicina, o turismo,

entre outras. Desta forma, toda a sociedade é beneficiada, dado que a qualidade de vida

aumenta e consequentemente, devido à mecanização, os produtos tornam-se cada vez

mais baratos.

A nível nacional existem actualmente quatro equipas de elevado nível nas

competições RoboCup internacionais: IST de Lisboa, Universidade do Minho, ISEP e

FEUP. A Universidade de Aveiro iniciou recentemente as suas competições

internacionais e a Universidade de Coimbra espera fazê-lo brevemente. (FEUP)2

2 FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto). 2010. Futebol Robótico | EMPE.

http://empe.fe.up.pt/node/948 (accessed October 11, 2010)

9

CARACTERÍSTICAS

O futebol robótico é disputado por duas equipas cada uma com cinco robôs

móveis e autónomos num campo com cerca de 12 metros.

Toda a informação necessária ao jogo é obtida através dos seus sensores e das

ligações de rede via wireless aos seus companheiros de equipa e a um terminal, o qual

não pode ser acedido por humanos durante o jogo, à excepção da recolocação da bola

em campo e da introdução e ou remoção de jogadores em campo. Para tal, o robô tem

de ter como características:

- percepção do ambiente;

- nomeadamente da bola;

- dos outros jogadores em campo;

- da sua posição;

- das balizas;

- capacidade de locomoção;

- controlo de bola;

- mecanismo de chuto;

- sistema de comunicação wireless.

Assim cada robô tem de se guiar em campo unicamente através dos seus

sensores, os quais recolhem informação do ambiente envolvente e, depois de analisados

pelo software, dizem ao robô o que fazer.

As entidades do jogo são distinguidas por cores:

- a bola vermelha;

- as balizas são uma azul e outra amarela;

- o chão verde;

- as linhas brancas;

- os robôs maioritariamente pretos, sendo considerada esta cor como

obstáculo. (wikipédia 2010)3

3 Wikipédia (A enciclopédia livre). 2010. Futebol Robótico Médio – Wikipédia, a enciclopédia livre.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Futebol_Rob%C3%B3tico_M%C3%A9dio (accessed October 9, 2010)

Imagem 1 – Sistema de locomoção.

10

Ao nível das dimensões:

- o campo mede 12*8 metros;

- as balizas têm 2 metros entre postes e 1 metro de altura;

- a bola é cor de laranja e a sua circunferência tem entre 68 a 70cm de

perímetro.

Características dos robôs (peso, cor, dimensões)

- têm de altura mínima 40cm e de máxima 80cm;

- têm uma base mínima de 30*30cm e máxima de 50*50cm;

- um peso máximo de 40Kg;

- devem ser de cor preta e com marcadores das cores azul claro ou

magenta.

O jogo desenrola-se em duas partes de 15 minutos, separadas por um intervalo

de 5 minutos. (Webcahe 2010)4

4 Webcache. 2010. Controlo e cooperação de robôs móveis autónomos omnidireccionais.

http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:RMHwM_OUga4J:repositorio-

aberto.up.pt/bitstream/10216/11398/2/Texto%2520integral.pdf+controlo+e+coopera%C3%A7%C3%A3o

+de+robos&cd=1&hl=pt-PT&ct=clnk&gl=pt (accessed October 14, 2010)

Imagem 2 - Sistema eléctrico e mecanismo de

chuto.

Imagem 3 - Roda de um robô.

11

APLICAÇÕES PRÁTICAS QUE PODEM SER TRANSPOSTAS PARA OUTROS

PROJECTOS / QUOTIDIANO

Nos robôs de futebol são desenvolvidos algoritmos avançados de controlo e

navegação que podem ser transpostos para outras áreas como:

- transporte:

- de mercadorias, quer no interior de sistemas fabris mas também no seu

exterior, por forma a facilitar e rentabilizar o trabalho executado pelos operários;

- de pessoas, não só ao nível do turismo como também para pessoas com

mobilidade reduzida, como é exemplo o “Sistema Robótico Inteligente de Transporte

(IRPS)” (http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=38055&op=all);

- inspecção remota, através da instalação de câmaras fixas ou da criação de

robôs para o efeito;

- patrulha de vigilância remota, com a criação de robôs “polícias” com sistemas

de vídeo vigilância integrado;

- sistemas de vídeo vigilância, em que, através da análise da imagem captada, o

software diz à câmara para onde apontar, de maneira a gravar atitudes e cenas

consideradas suspeitas;

- em sistemas de busca e salvamento, baseado também num sistema de análise

de imagens entre outros itens, mas também num sistema de localização tornando assim

a busca mais eficiente e coordenada quer com outros robôs, quer com entidades

humanas.

QUAIS AS CADEIRAS/DISCIPLINAS/CONTEÚDOS ENVOLVIDOS NA

REALIZAÇÃO DESTE PROJECTO?

Para a realização deste projecto, estão envolvidas todas as disciplinas

relacionadas com electrónica, como a electrónica 1,2 e 3, a electrónica de potência e

controlo, dado que os robôs possuem circuitos integrados complexos. A disciplina de

programação também se encontra presente neste projecto, uma vez que é necessário

programar os robôs para responderem as diferentes situações de jogo. Para a análise de

imagens, encontra-se presente conhecimento sobre processamento de imagens.

Contudo, não é possível afirmar que só estas disciplinas são necessárias para fazer um

robô de início ao fim, pois é necessário construir a sua estrutura, ter conhecimentos no

12

âmbito do futebol para elaborar um algoritmo mais eficiente, resultando em melhores

tácticas de jogo e, consequentemente, numa maior probabilidade de ganhar o jogo.

Assim, torna-se necessário testar os robôs de forma sucessiva, para analisar qualquer

erro de sistema; contudo, uma experiência não se baseia só em colocar os robôs em

campo e uma bola e ver se eles “correm” atrás dela, mas também na análise de certos

tópicos, podendo envolver desde um único robô a toda a equipa.

Assim, torna-se necessário uma cooperação de todos os elementos envolvidos no

projecto de forma a obter os melhores resultados, como se tem observado ao longo dos

anos.

PRÉMIOS

- Terceiro Lugar no RoboCup 1998 (Julho), La Villete, Paris - França (Liga

“small-size”) – RoboCup Federation, com a equipa 5DPO.

- Vencedor do German Open 2001 (Julho) de Futebol Robótico (Liga “small-

size”) em Paderborn, com a equipa 5DPO, que funcionou como campeonato europeu de

RoboSoccer – Futebol Robótico.

- Terceiro Lugar do German Open 2001 (Abril) de Futebol Robótico (Liga

“Midlle-size”) em Paderborn, com a equipa 5DPO.

- Segundo Lugar do German Open 2002 (Abril) de Futebol Robótico (Liga

“small-size”), com a equipa 5DPO, (que funcionou como campeonato europeu de

RoboSoccer – Futebol Robótico).

- Segundo Lugar do German Open 2003 (Abril) de Futebol Robótico (Liga

“small-size) em Paderborn, com a equipa 5DPO, (que funcionou como campeonato

europeu de RoboSoccer – Futebol

Robótico)

- Terceiro Lugar do German Open

2003 (Abril) de Futebol Robótico (Liga

“Midlle-size”) em Paderborn, com a

equipa 5DPO.

- Segundo Lugar do German Open

2004 (Abril) de Futebol Robótico (Liga

“small-size”) em Paderborn, com a equipa Imagem 4 - Troféus

13

5DPO, (que funcionou como campeonato europeu de RoboSoccer – Futebol Robótico).

- Vencedor do RoboLudens 2006 (Abril) de Futebol Robótico (Liga “small-size)

na Holanda, com a equipa 5DPO, (que funcionou como campeonato europeu de

RoboSoccer – Futebol Robótico).

- Segundo Lugar do RoboCup 2006 (Junho) de Futebol Robótico (Liga “small-

size”), Bremen – Alemanha. Onde participou no encontro mundial de futebol robótico

RoboCup 2006, organizado em Bremen na Alemanha, disputando a final com a equipa

da CMU - Universidade de Carnegie Mellon, obtendo o 2º lugar na liga dos Robôs

pequenos, com a equipa 5DPO.

- Vencedor do German Open 2007 (Abril) de Futebol Robótico (Liga “small-

size”), Hannover – Alemanha, onde participou no encontro de futebol robótico

GermanOpen 2007, organizado em Hannover na Alemanha, obtendo o 1º lugar na liga

dos Robôs pequenos, com a equipa 5DPO. (FEUP 2010)5

5 FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto). 2010. Futebol Robótico - 5DPO.

http://www.fe.up.pt/si/projectos_geral.mostra_projecto?p_id=1303 (accessed October 9, 2010)

Imagem 5 - Troféus.

14

PATROCÍNIOS

- FCT (Fundação para a ciência e tecnologia). O FCT é um fundo de apoio a

comunidade científica (FACC) e é destinado às iniciativas científicas portuguesas que

promovam actividades de I&D (Investigação e Desenvolvimento) ou transmissão de

conhecimentos em todas as áreas científicas que não possam ser apoiadas por programas

específicos da FCT. (FCT 2010)6

- INESC Porto (Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores do Porto) é uma

associação privada sem fins lucrativos, reconhecida como instituição de utilidade

pública, tendo adquirido em 2002 o estatuto de Laboratório Associado. Desenvolve

actividades de investigação e desenvolvimento, consultoria, formação avançada e

transferência de tecnologia em áreas de Sistemas de Energia, Sistemas de Informação e

Comunicação, Sistemas de Produção, Sistemas de Telecomunicações e Multimédia e

Optoelectrónica. Assim, o INESC Porto é como que uma ligação, uma interface entre o

mundo académico e o mundo empresarial da industria, apostando fortemente na área da

investigação e desenvolvimento. (INESC Porto 2010)7

6 FCT (Fundação para a Ciência e Tecnologia). 2010. FCT – FACC http://alfa.fct.mctes.pt/apoios/facc/

(accessed October 20, 2010) 7 INESC Porto (Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores do Porto). 2010. Apresentação do

INESC Porto – INESC Porto. http://www2.inescporto.pt/apresentacao (accessed October 20, 2010)

15

VELEIRO AUTÓNOMO DA FACULDADE DE ENGENHARIA DA

UNIVERSIDADE DO PORTO

O projecto intitulado como Veleiro Autónomo da Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto (FEUP) foi iniciado no mês de Janeiro do ano de 2007, tendo

por objectivo concorrer numa competição a nível internacional de embarcações à vela

não tripuladas.

Esta competição, designada por Microtransat, decorreu em meados do ano de

2008, e tinha como objectivo final a realização de uma regata de travessia do Oceano

Atlântico. Este projecto é financiado pelo Departamento de Engenharia Electrotécnica

de Computadores (DEEC) da FEUP, sendo desenvolvido por um núcleo de docentes e

alunos. Esta competição tem ao longo dos anos vindo a crescer e a ganhar novos

concorrentes e consequentemente aderentes a esta espécie de projectos,

mostrando,assim, que tem havido um grande desenvolvimento e interesse no mundo da

Electrotecnia, sendo os concorrentes maioritariamente Instituições de Ensino.

O Veleiro Autónomo da FEUP foi concebido em materiais compósitos, fazendo

proveito do apoio de um conceituado construtor de kayaks de competição. O produto

final deste projecto foi baseado no desenho típico de veleiros actuais de competição

oceânica e contou com inúmeras sugestões de pessoas com experiência de navegação à

vela e também de alguns profissionais do ramo

da construção naval.

Este veleiro foi construído com vista a ter

capacidade de velejar autonomamente, sendo

controlado por um pequeno computador a bordo

e actuadores eléctricos para manobrar o leme e a

orientação das velas. A energia eléctrica será

assegurada por um painel solar e armazenada

em baterias. A comunicação via terra para mar é

mantida através de uma ligação de dados via

satélite, o que permite conhecer a sua posição

geográfica e dados elementares de navegação.

Imagem 6 - Veleiro da FEUP

16

DESENHO

Usou-se um programa livre para desenho de barcos (delftship), partindo do

desenho típico do casco de veleiros actuais. O comprimento e deslocamento foram

determinados, reduzindo à escala esses parâmetros de veleiros reais, de forma a

satisfazer as regras estabelecidas para a competição.

Características do veleiro

Comprimento total 2,50 m

Comprimento na linha de águas 2,48 m

Largura máxima 0,64 m

Área molhada 0,949 m2

Área vélica 2.2 m2 (vela grande)

1.5 m2 (genoa)

Altura do mastro 3,4 m

Tabela 1 - Caracteristicas do Veleiro

Imagem 7 - PrintScreen do programa delftship.

17

CONSTRUÇÃO

O contra-molde, inicialmente, foi edificado na FEUP com base nos desenhos das

suas secções transversais. A estrutura foi gerada colando as várias secções transversais

recortadas em contraplacado, sendo depois revestido com réguas de madeira. Seguiu-se

um processo longo de regularização da superfície, à custa da aplicação de várias

camadas de massa de enchimento (betume) e alisamento com lixa. No final obteve-se

um modelo com a forma e acabamento final pretendidos para o casco, servindo de

matriz para conceber o último molde.

O casco foi construído em materiais compósitos, seguindo os processos

industriais que são usados na produção dos kayaks de competição que a empresa Élio

Kayaks, responsável pela construção do veleiro, fabrica. O casco foi construído em fibra

de carbono e fibra de vidro e o "nariz", em borracha, para proteger a estrutura e

amortecer eventuais colisões frontais.

Para a construção do mastro e retranca foram reutilizadas partes de remos em

fibra de carbono. Algumas das ferragens foram adquiridas numa loja de material náutico

e outras foram recuperadas de mastros velhos.

As velas foram fabricadas em tecido de vela convencional (Dracon) da mesma

forma que são feitas as velas de veleiro tamanho real. (FEUP 2010)8

8 FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto). 2010. FASt – FRUP Autonomous Sailboat.

http://paginas.fe.up.pt/~jca/fast/feupboat.php (accessed October 9, 2010)

Imagem 8- Construção do Veleiro

18

MATERIAIS UTILIZADOS NA CONSTRUÇÃO

Inicialmente o contra-molde do casco foi

construído por réguas de madeira e uma camada

de fibra de vidro.

Mais reforços: núcleo de espuma rígida coberto por duas camadas de fibra de

carbono e epoxi. Num barco futuro, estes reforços poderão ser feitos ao mesmo tempo

que o barco, aproveitando o processo de construção com vácuo.

SISTEMA ELECTRÓNICO DE CONTROLO

O veleiro autónomo da FEUP é dirigido por um microcomputador de baixo

consumo, integrando vários controladores dedicados responsáveis pelos interfaces com

Local Material

Painel de popa O backstay é fixado (aparafusado em duas chapas de

aço inoxidável.

Ligação do motor de comando

das velas ao veio exterior

Cardan de borracha

Casquilhos Reforçado com contraplacado

Interior da proa Chapa de inox (fixação do estai) e reforço em

carbono.

Convés Prancha plana em fibra de vidro e Kevlar.

Casco Fibra de carbono, tela mista carbono-Kevlar e madeira

de pinho.

Mastro Fibra de carbono e revestido por dentro por resina

epoxi.

Cavernas Acrílico, cordão de massa de epoxi.

Nariz Borracha (de poliuretano) líquida, bloco maciço de

contraplacado.

Leme Mistura de madeira, fibra de carbono, massa de

poliéster e tinta de spray vermelha.

Tabela 2 - Materiais utilizados na construção

19

os vários periféricos (sensores e actuadores) que o sistema possui. O sistema tem

também uma ligação de rede permitindo disponibilizar uma ligação de rede sem fios.

Apesar do alcance desta ligação ser bastante limitado, será fundamental para a

realização de ensaios na água e monitorizar os vários parâmetros de controlo e

navegação. O sistema inclui ainda um

receptor de rádio-comando comercial,

para possibilitar o seu controlo manual à

distância durante as fases críticas do

lançamento e recolha do veleiro.

Imagem 9 - Esquema da placa principal

SOFTWARE

O software de controlo está a ser desenvolvido em linguagem C, suportando a

comunicação com um computador pessoal através de uma ligação de rede sem fios. O

programa permitirá operar o veleiro em 3 modos principais: rádio-comandado,

comandado através da ligação da dados WiFi ou autónomo. Em modo rádio-comando

comanda-se manualmente a posição dos lemes e das velas, tal como um veleiro rádio-

comandado convencional. O modo de comando através da ligação da dados WiFi

permite definir, em tempo real, parâmetros de navegação como o rumo a seguir,

coordenadas geográficas de pontos de passagem, afinar parâmetros dos processos de

controlo dinâmico e activar manobras de mudança de direcção (virar de bordo ou

cambar). Em modo autónomo, o veleiro deverá definir o seu próprio rumo de forma a

passar num conjunto de pontos previamente programados. (FEUP 2010)9

EXPERIÊNCIAS REALIZADAS

O PRIMEIRO TESTE NA PISCINA

9 FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto). 2010. FASt – FRUP Autonomous Sailboat.

http://paginas.fe.up.pt/~jca/fast/diariodebordo.php (accessed October 9, 2010)

20

O resto do contra-molde que se recuperou após retirar do molde tem a forma

final do casco. O primeiro teste na piscina permitiu confirmar que flutua. Aproveitou-se

para confirmar a posição da linha de água prevista no projecto e fazer umas medidas

preliminares da curva de estabilidade.

O veleiro inclui sensores para determinar a direcção e velocidade do vento, uma

bússola electrónica com inclinómetro e um receptor GPS.

Na sua primeira versão, o veleiro possui apenas dois actuadores: lemes e posição

das velas. O controlo dos dois lemes é feito por 2 servomotores comerciais. A opção por

dois servomotores evitou a necessidade de os acoplar mecanicamente, o que foi

dificultado pelo ângulo que fazem os dois eixos entre si. Além disso, a referida opção

permite que o controlo dos dois lemes seja totalmente independente, possibilitando

regular, por software, o ângulo entre eles ou desligar um, quando não estiver a ser

necessário (se o barco navegar inclinado).

O servomotor que comanda a posição da vela foi montado, usando um motor

eléctrico com caixa redutora de cremalheira, um potenciómetro para dar a indicação da

posição do eixo e um sistema de controlo implementado como um periférico do

processador. Apesar do rendimento deste tipo de caixa redutora ser bastante baixo, tem

a grande vantagem de se manter travado sem precisar de alimentar o motor.

Imagem 10 - Primeiro teste na piscina

21

MELHORAMENTOS FUTUROS

Incluir outros motores eléctricos para permitir a redução da área vélica

enrolando parcialmente as velas ou montando uma vela adicional, quando navegar a

favor do vento.

EQUIPA VELEIRO AUTÓNOMO DA FEUP

A equipa do Veleiro da FEUP é constituída por docentes do DEEC, sendo estes

os promotores do projecto, mas contando também com a participação de vários alunos

para o desenvolvimento do Veleiro, que têm colaborado em diversos estágios do

processo de construção e no desenvolvimento do sistema de controlo.

A conclusão com sucesso da construção do Veleiro Autónomo foi a

demonstração das capacidades, profissionalismo e empenho de todos os intervenientes

no projecto. Assim sendo, irá com certeza motivar um maior interesse no

desenvolvimento de novas experiências e projectos futuros.

Esta equipa conta também com o aumento do número de alunos para a prática de

novos desafios que possam surgir.

O núcleo que desenvolveu este projecto,

contou com o apoio de algumas instituições para a

construção do Veleiro Autónomo, sendo elas: Elio

(www.elio-kayak.com), Clube Naval de Leça

(www.navaldeleca.com), Velas Pires de Lima

(www.velaspl.com) e Iate Clube Viana

(www.iateclubeviana.com). Estabeleceu também

Ligações com Transat 6.50:La Rochelle – Madeira

– Bahia, Francisco Lobato, MicroTransat 2008,

World Robotic Sailing Championship e 2nd World

Robotic Sailing Championship. (FEUP 2010)10

10

FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto). 2010. FASt – FRUP Autonomous

Sailboat. http://paginas.fe.up.pt/~jca/fast/team.php (accessed October 9, 2010)

Imagem 11 - Equipa do projecto Veleiro

22

CONCLUSÃO

O objectivo principal deste tema foi conhecer o que se passa e o que se pode

fazer na FEUP e assim o grupo decidiu investigar sobre alguns projectos que se

encontram em desenvolvimento na FEUP.

O desenvolvimento deste tema permitiu descobrir que em alguns projectos que

se encontram em fase de investigação na FEUP, é possível que os alunos se associem /

façam parte do mesmo desde o primeiro ano, dando assim a oportunidade aos alunos de

desenvolverem novas capacidades e de melhorarem as suas aptidões e o seu

desempenho nos trabalhos.

Deste modo a Faculdade de Engenharia abre as portas ao conhecimento e à

formação do aluno, preparando-o para o mundo do trabalho, permitindo que este

adquira uma nova postura e que através da sua iniciativa possa criar coisas inovadoras e

participar em concursos.

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FONTES E BIBLIOGRAFIA

INTERNET

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