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Este robô desenvolvido com Arduino e dois servos é uma excelente projeto para os amantes da robótica.
O grande diferencial é que toda a documentação está livre, basta seguir os passos de montagem.
O que é?
Um robô de fácil construção e montagem, que você pode fazer com materiais de baixo custo.
Como surgiu?
Do interesse de professores do IF-SC, Campus Florianópolis, em desenvolver uma plataforma robótica facilmente replicável, como meio de incentivo às ciências exatas e tecnológicas.
O desenvolvimento deste robô foi apoiado pelo Primeiro Edital de Apoio a Projetos de Extensão no IF-SC (I APROEX). A equipe executora é formada pelos professores Joel Lacerda (Coordenador), Fernando S. Pacheco e Charles B. de Lima, do Departamento Acadêmico de Eletrônica (DAELN) do Campus Florianópolis e pelo aluno Luciano Silva do Lago, do Curso Técnico em Eletrônica.
Características
Nessa versão 1.0, a plataforma microcontrolada escolhida, por sua facilidade de aquisição, programação e baixo custo é o Arduino (usa microcontrolador ATmega328, família AVR). O chassis é de material plástico (polietileno) e as conexões elétricas são feitas em uma barra Sindal. Também para manter o baixo custo, usamos pilhas de fácil aquisição (tamanhos AA e 9 V).Materiais
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- [A] Uma placa Arduino Duemilanove ou Arduino Uno
- [B] Dois servomotores (hobby servo) 9 g
- [C] Uma chapa de polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE, do nome em inglês). Aqui, usamos uma tábua de cortar carne :-)
- [D] Duas rodas. Aqui, são os rolos que puxam papel de uma impressora usada (rodas com diâmetro de 5 cm)
- [E] Pequeno pedaço de chapa de alumínio
- [F] Fios para conexões (AWG 26 a 30)
- [G] Dois elásticos de dinheiro
- [H] Cabo e conector de alimentação para bateria 9 V
- [I] 1 bateria 9 V (quadrada)
- [J] Um porta 4 pilhas tamanho AA
- [K] 4 pilhas AA
- [L] Uma barra de conectores Sindal (12 bornes, 4 mm)
- [M] Duas chaves (microswitch com haste)
- [N] Dois LDRs
Não mostrados na figura
- Dois espaçadores com rosca (de placa-mãe de computadores)
- Um palito
- Uma chave liga-desliga
Ferramentas
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- [A] Arco de serra comum ou mini
- [B] Formão
- [C] Furadeira
- [D] Martelo
- [E] Lápis
- [F] Chave de fenda
- [G] Brocas 1 mm (não mostrada na figura), 2,5 mm e broca de madeira 5/8" (aprox. 15 mm)
- [H] Tesoura
- [I] Lixa
- [J] Régua
1. Faça o chassis
a. Imprima o modelo que está disponível acima (observe se escala está em 100%; confira com a marcação de 13,6 cm que existe no modelo). Recorte e marque sobre a placa de polietileno.
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b. Usando o arco de serra, recorte a placa (na foto, estou fazendo um teste). Você deve levar aproximadamente 30 min nessa tarefa.
c. Faça os furos previstos com a broca menor.
d. Faça o recorte para as rodas com a broca maior (em uma furadeira de bancada, como mostrado na figura, fica mais fácil).
e. Com o formão, faça o acabamento dos recortes. Cuidado! Nunca direcione a lâmina para o seu corpo!
f. Lixe as bordas para um melhor acabamento.
2. Modifique os servomotores
a. Originalmente, um servo desse tipo tem o movimento limitado em 180 graus. Para transformá-lo em um servo de rotação contínua, siga as instruções (excelentes, com várias fotos) do blog de Tod E. Kurt, em http://todbot.com/blog/2009/04/11/tiny-servos-as-continuous-rotation-gearmotors/
Se tiver qualquer dúvida ou dificuldade, entre em contato com a gente.
b. Faça as ligações mostradas na figura seguinte para testar o funcionamento dos servos no próximo passo.
b. Faça as ligações mostradas na figura seguinte para testar o funcionamento dos servos no próximo passo.
c. Carregue o programa seguinte na IDE do Arduino para testar os servos e ajustar a largura de pulso para que eles fiquem parados quando desejado.
/*****************************************************************************
* ajuste_rotacao_direcao_servos
*
* Ajuste dos valores de pulso máximo (max.pulse) e mínimo (min.pulse) para
* que o servo mantenha-se parado quando for enviado o comando de 90 graus
*
* Fernando S. Pacheco - 2011
*****************************************************************************/
#include "SoftwareServo.h"
SoftwareServo servo;
void setup()
{
servo.attach(2); //Num. do pino (Arduino) em que o servo está conectado.
// Teste um servo, anote o valor do max. pulse, e depois teste o outro.
//servoL.setMaximumPulse(XXX);// esse é o valor que será testado no loop.
// Depois de obtê-lo, coloque aqui em cima e tire o comentário.
//servoL.setMinimumPulse(XXX);// para um dos servos que testamos,
// não resolveu mexer só no max. pulse.
// Ficou muito baixo e, assim, a velocidade máxima era pequena.
// Foi necessário, então, ajustar também o min. pulse
Serial.begin(9600);
Serial.println("ServoAdjust/Ajuste do servo");
}
void loop()
{
for (int maxpulse=500; maxpulse!=3000; maxpulse+=10) {
servoL.setMaximumPulse(maxpulse);
servoL.write(90);
Serial.println(maxpulse);
SoftwareServo::refresh();
delay(45);
SoftwareServo::refresh();
delay(45);
}
//Depois de ter um valor aproximado, diminua o incremento do laço e
//os valores inicial e final
delay(500);
}
3. Conecte as rodas aos motores
a. Coloque o suporte do servo em cima da roda e marque o material que será retirado
b. Com a furadeira e/ou formão, retire parte do plástico até que o suporte fique encaixado e centralizado
c. Fure as rodas e fixe o suporte (aqui, para teste, não usei parafusos)
4. Fixe a placa Arduino e as chaves
a. Rosqueie os espaçadores no chassis
b. Coloque a placa do Arduino
c. Cole ou parafuse as chaves na frente do robô. Use a chapa de alumínio para fazer uma haste maior para as chaves
5. Faça as conexões elétricas
a. Siga o esquemático e faça as conexões elétricas na barra Sindal
6. Fixe as pilhas
a. Use os elásticos e o palito para fixar as pilhas
b. Coloque um pequeno pedaço de polietileno embaixo da bateria 9 V
b. Coloque um pequeno pedaço de polietileno embaixo da bateria 9 V
7. Programe o microcontrolador
a. Use o programa exemplo abaixo.
/*****************************************************************************
* robot_segue_luz_e_volta_quando_bate
*
* Robô vai para a direção com mais luminosidade, a partir da leitura de
* dois LDRs (fotorresistores)
* Também tem duas chaves na frente para detectar quando bate
*
* Código usa os resistores internos de pullup do ATmega
*
* Fernando S. Pacheco - 2011
*****************************************************************************/
#include "SoftwareServo.h"
#define invON LOW
#define invOFF HIGH
#define leftColisionPin 11
#define rightColisionPin 10
#define leftLdrPin A0
#define rightLdrPin A1
SoftwareServo servoL;
SoftwareServo servoR;
int leftCol=invOFF;
int rightCol=invOFF;
int leftLight=0;
int rightLight=0;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
servoL.attach(2);
servoR.attach(3);
servoL.setMinimumPulse(295); //coloque os valores que você obteve no
// teste dos servos. (Insert here the values obtained during servo testing)
servoL.setMaximumPulse(993);
servoR.setMaximumPulse(1247);
pinMode(leftColisionPin, INPUT);
digitalWrite(leftColisionPin, HIGH); //habilitar os resistores internos de
// pullup. (To enable internal pullup resistor)
pinMode(rightColisionPin, INPUT);
digitalWrite(rightColisionPin, HIGH); //to enable internal pullup resistor
pinMode(rightLdrPin, INPUT);
digitalWrite(rightLdrPin, HIGH); //to enable internal pullup resistor
pinMode(leftLdrPin, INPUT);
digitalWrite(leftLdrPin, HIGH); //to enable internal pullup resistor
//Wait 2 seconds to begin
delay(2000);
//Aumenta velocidade vagarosamente / Increment speed slowly
for (int k=0; k!=90; ++k) {
servoL.write(90+k); //forward/frente em 180
servoR.write(90-k); //forward/frente em 0
SoftwareServo::refresh();
delay(25);
}
}
void loop()
{
//Segue para frente em velocidade máxima / Go forward at full speed
servoL.write(180);
servoR.write(0);
SoftwareServo::refresh();
//Lê LDRs / Read LDRs
leftLight=analogRead(leftLdrPin);
rightLight=analogRead(rightLdrPin);
if (leftLight > rightLight) {
servoL.write(150);
servoR.write(70);
}
else {
servoL.write(110);
servoR.write(30);
}
SoftwareServo::refresh();
delay(45);
//Lê chaves de colisão / Read collision detection switches
leftCol=digitalRead(leftColisionPin);
rightCol=digitalRead(rightColisionPin);
//Detecção de colisão / Collision detected
if (leftCol == invON || rightCol == invON) {
//Robô para trás / Reverse
servoL.write(30); //frente em 180
servoR.write(150); //frente em 0
for (int k=0; k!=10; ++k) {
SoftwareServo::refresh();
delay(45);
}
if (leftCol == invON) {
//Se bateu à esquerda, vira para a direita / Turn right to avoid collision
for (int k=0; k!=17; ++k) {
servoL.write(140);
servoR.write(140);
SoftwareServo::refresh();
delay(45);
}
}
else {
if (rightCol == invON) {
//Se bateu à direta, vira para a esquerda / Turn left to avoid collision
for (int k=0; k!=17; ++k) {
servoL.write(40);
servoR.write(40);
SoftwareServo::refresh();
delay(45);
}
}
}
}
SoftwareServo::refresh();
delay(1);
}
a. Divirta-se! Modifique! Comente o resultado!
9. Ideias para outras versões
a. Com sensores infravermelho, fazer um seguidor de linha
b. Incluir sensores para que o robô identifique limites de espaço (por exemplo, não cair de uma mesa)
c. Fazer acionamento remoto
d. Usar um pack de baterias LiPo (6 células; 7,2 V, por exemplo)
d. Usar um pack de baterias LiPo (6 células; 7,2 V, por exemplo)
| Material | Preço (R$) | Observação |
|---|---|---|
| Uma placa Arduino Duemilanove ou Arduino Uno | 74,00 | se quiser fazer uma comprar internacional, no Ebay você encontra mais barato |
| Dois servomotores (hobby servo) 9 g | 26,00 | 2 unidades no Brasil pode encontrar também em lojas de modelismo |
| Uma chapa de polietileno de alta densidade (PEAD ou HDPE, do nome em inglês) | 4,00 | Com uma tábua de cortar carne com aprox. 19x30 cm, é possível construir dois chassis |
| Duas rodas | 0,00 | Aproveitamento de sucata (impressora); caso não consiga, pode fazer de madeira, MDF ou com o polietileno |
| Pequeno pedaço de chapa de alumínio | 0,00 | Também pode ser obtido de sucata |
| Fios para conexões (AWG 26 a 30) | 5,00 | A melhor opção é comprar já com as pontas feitas |
| Dois elásticos de dinheiro | 0,00 | Para fixar as pilhas |
| Cabo e conector de alimentação para bateria 9 V | 1,00 | Peça quando comprar o Arduino |
| Uma bateria 9 V (quadrada) | 7,00 | Você também tem a opção de comprar uma recarregável |
| Um porta 4 pilhas tamanho AA | 1,00 | Facilmente encontrado em lojas de produtos eletrônicos |
| 4 pilhas tamanho AA | 5,00 | Recarregáveis são uma ótima alternativa |
| Uma barra de conectores Sindal (12 bornes, 4 mm) | 3,00 | Em lojas de produtos eletrônicos ou elétricos |
| Duas chaves (microswitch com haste) | 3,00 | Opcionais, mas importantes para indicar quando o robô bate em um objeto |
| Dois LDRs | 1,50 | Opcionais; para fazer o robô seguir ou se afastar da luz |
| Dois espaçadores com rosca | 0,00 | De placa-mãe de computadores |
| Um palito | 0,00 | |
| Uma chave liga-desliga | 1,00 | |
| TOTAL | 131,50 |
