Concepção e desenvolvimento de um sistema de bloqueio interconectado para bicicleta

Abstract

A crescente procura por bicicletas tradicionais e elétricas é uma oportunidade para o mercado dos sistemas de bloqueio e antirroubo destes veículos. Nesta dissertação pretende-se estudar o mercado de cadeados inteligentes, perceber os seus pontos fortes e as suas limitações; criar um conceito de cadeado inteligente que tente preencher as lacunas deste mercado tendo em conta as necessidades do cliente; e finalmente, executar o projeto mecânico e automação do sistema.O estudo de mercado dos cadeados inteligentes, permitiu perceber as principais características destes sistemas de bloqueio, vantagens, limitações e extras. Identificaram-se as características necessárias para o utilizador e recorrendo ao diagrama de Mudge ordenaram-se estas necessidades por ordem decrescente de importância para o cliente. Utilizouse o diagrama QFD para identificar as características críticas para o cliente, especificar a correlação entre as necessidades do cliente e os requisitos de projeto e ordenar os requisitos do projeto por ordem decrescente de atuação. O conceito do cadeado desenvolvido é de fácil montagem, com elevada compatibilidade entre bicicletas e sem necessidade de um objeto externo para o bloquear, com um mecanismo de bloqueio do tipo coroa-parafuso sem-fim. A comunicação entre o cadeado e o utilizador é feita por Bluetooth e GSM/GPRS para permitir um alcance global. O desbloqueio da bicicleta pode ser remoto, desbloqueando o cadeado com a aproximação do utilizador ou manual, no caso de falta de bateria. A aplicação possibilita o bloqueio e desbloqueio da bicicleta permitindo a partilha da mesma com terceiros; efetua a monitorização de estatísticas como a distância percorrida, velocidade média e calorias queimadas e consegue localizar a bicicleta por GPS. O dimensionamento mecânico do sistema com parafuso sem-fim permitiu a determinação dos parâmetros característicos da coroa e do parafuso. A coroa possui um diâmetro primitivo de 133 mm, com um diâmetro externo de 136 mm e um diâmetro interno de 129 mm, com 76 dentes. O parafuso sem-fim tem um diâmetro primitivo de 10 mm, diâmetro externo de 13 mm e diâmetro interno de 6 mm. O comprimento máximo do sem-fim é de 34 mm e o comprimento mínimo é de 18 mm. A pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias de bloqueio automático permite a melhoria dos cadeados inteligentes aumentando a sua segurança e as alternativas disponíveis no mercado proporcionando uma melhor e mais personalizada experiência ao utilizador.

The growing demand for traditional bicycle and e-bikes is an opportunity for the market of locking and antitheft systems for these types of vehicles. This dissertation intends to study the smart padlocks market, understand its strengths and limitations; create an intelligent padlock concept that tries to fill the gaps in this market, considering the customer’s needs; and finally, perform the mechanical design and automation of the system.The benchmarking of smart padlocks allowed us to understand the main characteristics of these locking systems, advantages, limitations and extras. User’s main features were identified and, using the Mudge diagram, these needs were ranked in descending order of value to the client. The QFD diagram was used to identify critical features for the customer, specify the correlation between customer needs and project requirements, and order the project requirements in descending order of improvement priority. The generated padlock’s concept is easy to mount on a typical bike, with high compatibility between bicycles and without the need for an external object to lock it, with a worm drive locking mechanism. The communication between the lock and the user is made by Bluetooth and GSM/GPRS to allow a global reach. The bicycle can be unlocked remotely, unlocking the padlock with the user’s approach or manual, in case of lack of battery. The application makes it possible to lock and unlock the bike, allowing it to be shared with third parties; tracks statistics such as the distance travelled, average speed and calories burned and can track the bike by GPS.The mechanical dimensioning of the worm drive system allowed the determination of the parameters of the worm wheel and the worm. The worm wheel has a prime diameter of 133 mm, with an outer diameter of 136 mm and an inner diameter of 129 mm, with 76 teeth. The worm has a prime diameter of 10 mm, an outer diameter of 13 mm and an inner diameter of 6 mm. The maximum worm length is 34 mm and the minimum length is 18 mm.The research and development in this field allows the improvement of smart padlocks, increasing security and alternatives available on this market, providing a better and more personalized experience for the user.