Hoje em dia, quase qualquer entusiasta de robótica pode construir um braço robótico automatizado. Embora as soluções robóticas para fabricação, medicina e trabalhos científicos sejam melhor deixadas para profissionais, é possível montar algo pequeno para impressionar os amigos com os recursos disponíveis. Quer saber como criar um braço robótico simples baseado no microcontrolador Arduino e em servomotores? Continue lendo!
Significado da tecnologia
Um braço robótico é um dispositivo mecânico automatizado controlado por meio de um software especial instalado em um microcontrolador dedicado. Ele pode ser um dispositivo autônomo ou um elemento de um robô humanoide. O funcionamento de um dispositivo desse tipo depende do movimento das juntas – cada uma pode ter de um a três graus de liberdade. Por exemplo, juntas separadas podem se mover tanto na direção linear em relação à base do braço quanto na direção rotacional.
Razões para automatizar
Braços robóticos podem ser criados para executar tarefas com as quais um braço humano teria dificuldade de lidar sozinho. Eles podem segurar e juntar peças, soldar, alcançar áreas de difícil acesso, etc. De modo geral, o principal objetivo desse tipo de dispositivo em robótica, que cientistas e inventores vêm perseguindo há anos, é imitar o movimento do braço humano com a maior precisão possível.
Quem se beneficia?
Um braço robótico industrial automatizado pode ser muito útil no trabalho humano, entre outras coisas. As vantagens mais evidentes são:
- Alta velocidade e movimentos precisos;
- Baixo consumo de energia e alta confiabilidade;
- Capacidade de operar por longos períodos sem interrupção;
- Capacidade de atuar em condições perigosas, com materiais perigosos;
- Redução da influência do fator humano e da taxa de acidentes.
Como automatizar um braço robótico: guia
A seguir, vamos explicar como criar e automatizar um braço robótico. Para começar, vamos definir o tipo de dispositivo em que vamos trabalhar.
Tipos de braço do robô
Atualmente, há a seguinte classificação para braços robóticos:
- Cartesiano: Este tipo é baseado no movimento de três juntas de acordo com o sistema de referência cartesiano. Pode agarrar e segurar peças e é usado principalmente na fabricação e na medicina para soldar e cortar objetos com precisão microscópica.
- Cilíndrico: Braços desse tipo são utilizados na construção de peças. Baseiam-se no sistema de coordenadas cilíndricas.
- Polar: Esses dispositivos, baseados no sistema de coordenadas polares, são usados principalmente para soldagem.
- SCARA: Possuem duas juntas articuladas que permitem movimentos de rotação. São mais eficientes na construção de estruturas complexas.
- Articulado: Esses dispositivos têm pelo menos três juntas acionadas por juntas de dobradiça rotativas. Eles têm uma faixa de uso bastante ampla, mas estão mais associados à fabricação.
- Paralelo: Braços robóticos paralelos podem realizar tanto movimentos rotacionais quanto lineares. Atualmente, é um dos tipos mais avançados de dispositivos de construção automatizada.
- Antropomórfico: O último, e mais empolgante, tipo de braços robóticos automatizados – é quase idêntico em construção e ação a um braço humano real.
Preparando hardware e software
Vamos ver quais componentes você vai precisar para construir e automatizar pessoalmente o braço de um robô. Em particular, sugerimos usar os seguintes componentes:
- 4 servomotores Tower Pro 9g;
- Peças do braço impressas em 3D (o projeto está na imagem acima);
- Parafusos e porcas;
- Microcontrolador Arduino Uno;
- Sensor Shield V5 (para conectar os servos às peças).
Agora, algumas palavras sobre a preparação para a criação das peças. Você pode usar acrílico comum (plexiglass) – isso não prejudicará em nada a qualidade final do dispositivo. No entanto, a impressão 3D não é tão cara hoje em dia e, sinceramente, recomendamos poupar suas mãos dos danos de cortar as peças manualmente. As peças do nosso exemplo foram modeladas no SketchUp.
Em seguida, o arquivo foi exportado para . Ainda com a ajuda de uma extensão e enviado para impressão. Observe que, durante o processo de modelagem, é muito importante definir as dimensões exatas e as localizações dos furos para os parafusos que manterão o mecanismo unido. Caso contrário, será necessário fazer furos adicionais e até reimprimir algumas peças. Quanto ao software para controlar os servos – você pode usar a biblioteca padrão Servo. Gostaríamos de observar que os recursos padrão da biblioteca Servo definem movimentos que são muito “agudos” e bruscos. Além disso, cada motor se move, por padrão, somente quando os outros três motores estão parados. Essa constatação tem sido uma desvantagem significativa para muitos engenheiros. É exatamente por isso que é melhor escrever recursos personalizados para cada motor – felizmente, não é tão difícil fazer isso. O algoritmo geral dos movimentos do motor é o seguinte: a posição de um servomotor deve ser lida a cada uma iteração na função básica loop() – a função Servo.Read () permite fazer isso; se a posição não corresponder ao ângulo definido, ela deve ser aproximada ao ângulo necessário em um ponto por iteração. Você também terá que escrever separadamente os recursos que definem a interação do controlador. Alguns engenheiros preferem C#, apesar de o Processing ser o ambiente de desenvolvimento mais recomendado para proporcionar a interação entre controladores Arduino por meio de uma porta COM.
Configurar o equipamento
As peças são facilmente conectadas – dê uma olhada neste protótipo de startup – o projeto uArm, cuja construção utilizou servodrives u-servo us-d150.
Tendências tecnológicas no mundo
Algumas palavras sobre as tendências em robótica. Você sabia, por exemplo, que as áreas profissionais mais promissoras para atuação em robótica são a medicina e a fabricação de tecnologias espaciais? A NASA está trabalhando ativamente na criação de robôs capazes de imitar completamente, de forma remota, manipulações semelhantes às humanas para tornar a exploração espacial mais acessível e eficiente. Por outro lado, muitos inventores e cientistas desta década têm se concentrado em baratear a fabricação de robótica. Assim, construir você mesmo um braço robótico (por exemplo, com base em controladores Arduino) pode custar não mais que US$ 100. Um progresso incrível em comparação com o que tínhamos há apenas dez anos.
Por que a Progressive Automations?
Obviamente, para implementar todos os processos de automação de um braço robótico, você precisará de equipamentos especiais (servodrives, microcontroladores Arduino etc.). Oferecemos apenas peças e dispositivos comprovados e testados em nossa linha de produtos, que podem ser configurados adicionalmente por nossos especialistas de acordo com suas necessidades. Além disso, todos os produtos disponíveis em nossa loja online têm garantia de 18 meses, com opções de reparo e substituição completa.
Conclusão
Como você pode ver, não é tão difícil construir um braço robótico com recursos mínimos. Esperamos que os produtos disponíveis em nosso site também o ajudem nisso.