Modelagem matemática de robô scara de acionamento elétrico com enfoque na prevenção de infecções hospitalares por meio da automatização de luminárias do campo cirúrgico

Abstract

No interior de um centro cirúrgico há uma preocupação constante quanto à contaminação biológica. A infecção hospitalar é uma complicação de extrema pertinência clínica, tornando-a uma das maiores preocupações para os profissionais de saúde. O foco cirúrgico, um componente fundamental em uma sala operatória, é passível de ser contaminado durante o seu manuseio pela necessidade do contato direto com as mãos para manipulá-lo. Este projeto teve como hipótese a automatização de seus deslocamentos verticais e horizontais, que foram realizados a partir de comandos efetuados por pedais. O robô teve seu acionamento de forma elétrica e seguiu a geometria SCARA (composto por três elos, conectados por duas juntas rotativas e uma junta prismática). Para concluir o projeto foi necessário idealizar a estrutura do robô e definir seu material e componentes presentes em sua construção; desenvolver a modelagem matemática que define o posicionamento angular de cada elo a fim de se atingir a coordenada desejada; desenvolver o circuito elétrico e determinar os componentes eletrônicos a serem utilizados; realizar testes e, por fim, verificar se os resultados são satisfatórios quanto a praticidade de uso por um profissional da saúde em um centro cirúrgico. O processamento foi dividido em três controladores. Esta divisão de tarefas resulta em um maior poder de processamento, consequentemente, em uma resposta mais simultânea. Primeiramente, foi testada a possibilidade de comunicação de longas distâncias entre controladores mestre e escravos utilizando o padrão de comunicação RS485, no qual os controladores escravos foram posicionados a três metros de distância de seu mestre. Com o intuito de avaliar a modelagem matemática obtida, foi construído o protótipo do robô. Foram constatados problemas em relação a escorregamento de motor; problemas de frenagem; leituras equivocadas de tensão de potenciômetros e perda de torque, sendo necessário conciliar três variáveis: a velocidade de atualização da leitura analógica; velocidade do motor de passo; e torque do motor. Neste projeto, mesmo com as adversidades encontradas, a modelagem matemática foi validada, alcançando a posição desejada.