
Analisando as várias aplicações já desenvolvidas por inúmeras equipas em diversos países, optou-se por projectar um modelo multi-unidade serpentiforme baseado em unidades de lagartas. Pretende-se um modelo compacto permitindo o acesso e passagem por uma
grande diversidade de espaços confinados, e ao mesmo tempo capaz de navegar por terrenos irregulares.

A geometria principal do protótipo, utilizada também em diversos projectos de robôs de busca e salvamento estudados, tem provas dadas da sua eficácia na locomoção por terrenos adversos.

Para além da forma serpentiforme, optou-se pela criação de unidades modulares. Ao propor este tipo de arquitectura, pretende-se potencializar a expansibilidade do protótipo, e a substituição de módulos defeituosos ou danificados. Pretende-se ainda explorar o conceito de multifuncionalidade, procurando desenvolver uma plataforma que possa também ser utilizada em outras operações como por exemplo exploração e cartografia de terreno, inspecções e vigilância, transporte de instrumentos de investigação para terrenos inacessíveis ou não recomendados ao ser humano, entre outros.

No protótipo  foram ainda aplicados novos conceitos, de forma a testar  a sua possibilidade de integração neste tipo de funcionalidades.
Desta forma, as ideias guia são as seguintes:

\begin{itemize}
\item Sistema multi-unidade,
\item Acoplamento entre unidades com 3 graus de liberdade,
\item Actuação de um grau de liberdade de parte dos acoplamentos,
\item Unidades modulares com base comum e diferentes módulos de função,
\item Estrutura fechada (blindagem) e simétrica,
\item Possibilidade de funcionamento invertido, com rotação independente das unidades,
\item Utilização de amortecimento como forma de protecção passiva.
\end{itemize}

Cada unidade é locomovida por um conjunto de duas lagartas independentes responsáveis pela tracção e direcção da mesma. Para isso, é equipada com 2 motores, alimentação e sistema eléctrico-sensorial de forma a possuir independência.

%\vspace{1em}

O acoplamento entre as várias unidades é feita por uma junta universal, sendo esta arti-culada com dois graus de liberdade. A sua montagem é feita através de uma calha, permitindo a rotação e obtendo-se assim um terceiro grau de liberdade.

%\vspace{1em}

Parte dos acoplamentos deve ter actuação no grau de liberdade responsável pela rotação em torno do eixo transversal ao robô. Assim, possibilita-se a rotação livre em torno dos eixos longitudinais e verticais do protótipo, permitindo uma boa adaptação ao terreno e manobrabilidade, respectivamente. A rotação em torno do eixo transversal ao protótipo permite a elevação dos módulos e transposição de obstáculos de maiores dimensões.
A figura \ref{fig:eixos} representa as rotações inter-unidades livres e actuada. A verde e vermelho as rotações livres e a azul a rotação actuada.

\begin{figure}[hbtp]
\centering
\epsfig{file=proposta/imagens/eixos.eps,width=80mm}
\caption{Representação esquemática das rotações inter-unidades.}
\label{fig:eixos}
\end{figure}

%\vspace{1em}

Na maioria dos robôs serpentiformes existem funções específicas para cada unidade, fazendo com que sejam geometricamente diferentes e tenham circuitos electrónicos diferentes. 
Uma vez que existem funções distintas para as várias unidades, como por exemplo comunicações, isto não pode ser evitado sem o aumento substancial do custo. 

De forma a aproximar a geometria de todas as unidades, reduzir o custo do protótipo, e ao mesmo tempo possibilitar a adição de novas funções, cada unidade foi dividida em duas partes: módulo de base e módulo de função. Cada um desses módulos é constituído por diversos componentes, podendo alguns deles ser substituídos de forma a alterar as características dos módulos. A secção \ref{sec:modularidade} suporta algumas das decisões tomadas acerca deste conceito.

O módulo de base é constituído por dois motores de locomoção e respectivas lagartas, baterias e uma secção de distribuição de energia e de gestão de unidade. Este é dotado de alguns sensores de auxílio à navegação, podendo ser parcialmente autónomo. Visto albergar o sistema de locomoção completo, o módulo base delimita as dimensões da unidade. Assim, a blindagem é também assegurada por este módulo, contendo o engate para os módulos de função numa zona já protegida.  

Os módulos de função são acoplados aos módulos base, especificando o seu propósito no protótipo. Assim, foram desenvolvidos três módulos de função distintos: master, slave e alimentação. O módulo master desempenha as funções de comunicação com o operador e interacção com todos os restantes módulos do protótipo. É ainda dotado de câmara vídeo e iluminação e está preparado para albergar até 4 sensores analógicos e 6 sensores digitais. O módulo slave é responsável pela actuação da ligação inter-unidade. Para isso está equipado com um motor e ponto de acoplamento. O módulo de alimentação tem como função aumentar a autonomia do protótipo, transportando baterias. Além disso, este módulo foi pensado para ser utilizado em último lugar, desempenhando também a função de lastro, possibilitando a elevação de um maior número de unidades na frente.

A figura \ref{fig:modular} ilustra a forma como os módulos base são equipados com os módulos de função. Módulo base a vermelho e módulo de função a amarelo.

\begin{figure}[hbtp]
\centering
\epsfig{file=proposta/imagens/modular.eps,width=80mm}
\caption{Representação esquemática do sistema de ligação dos módulos de uma unidade.}
\label{fig:modular}
\end{figure}

%\vspace{1em}

Dada a natureza do terreno onde o robô se vai deslocar ser muito propícia a quedas, todos os módulos são constituídos por uma estrutura fechada, que funciona como blindagem. Além disso, o protótipo está preparado para operar invertido, tendo os módulos dois planos de simetria, como ilustrado na figura \ref{fig:planos}. Devido à rotação inter-unidade segundo o eixo longitudinal do robô, é possível a inversão independente de unidades. 

\begin{figure}[hbtp]
\centering
\epsfig{file=proposta/imagens/planos.eps,width=80mm}
\caption{Representação esquemática dos planos de simetria de uma unidade.}
\label{fig:planos}
\end{figure}

%\vspace{1em}

Para além da estrutura protectora, de forma a garantir a integridade das componentes dos módulos, nomeadamente dos eixos e dos motores, são utilizadas rodas deformáveis. Estas devem ter a função de amortecimento, melhorando a adaptação ao terreno, e em caso de carga extrema devem permitir o apoio da estrutura, limitando as cargas suportadas pelos eixos e motores.
