Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Canto do Estagiário: Como eu projetei o robô Makey

A cada duas semanas, os estagiários da MAKE contam sobre os projetos que estão desenvolvendo no Make: Labs, os problemas em que entraram e o que farão a seguir.

Por Kris Magri, estagiário de engenharia

Parte I: O Primeiro Design

Neste verão, ganhei uma oportunidade única na vida de fazer um robô para as páginas da MAKE Magazine (Volume 19, “My Robot, Makey”). Como estagiário, tive a certeza de que uma questão futura se concentraria na robótica.Eu conversei com um dos editores, Goli Mohammadi, sobre a inclusão de um artigo passo-a-passo mostrando às pessoas como fazer seu próprio robô autônomo do zero, usando um microcontrolador Arduino. Ela levou a idéia para o resto da equipe, e eles me deram uma chance, pedindo um artigo de rascunho sobre o robô. Eu entrei no hyper-drive naquele final de semana, projetando e construindo um protótipo de robô em 44 horas durante três dias. Esta é uma visão dos bastidores do design de Makey.

A primeira coisa que fiz foi esboçar ideias no papel. Eu baseei Makey em WALL-E, o pequeno herói robô amarelo dos filmes. Eu rapidamente percebi que os olhos de WALL-E são enormes em contraste com o corpo dele. Eu conhecia as dimensões do sensor Parallax Ping, que planejei usar para os "olhos" de Makey, então percebi que precisava manter o corpo de Makey o menor possível, para fazer com que os olhos parecessem o maior possível.

Eu usei o Autodesk Inventor para projetar o Makey. Eu não posso dizer coisas boas o suficiente sobre este software. Eu uso PCs há um bom tempo e, comparado a grandes estações de trabalho Unix, nunca fiquei impressionado com o que os PCs podem fazer por você. O Inventor mudou isso. O Inventor é a melhor razão para ter um PC, o IMHO. Eu aprendi o Inventor na escola como parte do meu currículo de engenharia, e este software é o “elo perdido” que finalmente me permitiu projetar robôs como eu queria. Makey é o quinto robô que eu construí do zero, e o primeiro que projetei no computador, e a diferença é como dia e noite.

Leia a história completa


Da revista MAKE:

Em MAKE, Volume 19: Robots, Rovers e Drones, aprenda como fazer um avião modelo com um piloto automático e um cérebro robótico integrado. Também mostraremos como fazer uma cadeira confortável e um banquinho de apoio em uma única folha de compensado, um colete de ciclista que mostra a velocidade com que você está indo e projetos que o apresentam aos servomotores. Tudo isso, e muito mais, no MAKE, Volume 19! Assine aqui. Compre o problema no Criador de galpão.


Fig. 1: Os primeiros modelos de pneus, rodas e motores da Makey, criados no software Inventor da Autodesk.

Fig. 2: Brincando com idéias para encaixar todas as partes em um corpo quadrado de 3 ″.

Então eu liguei o Inventor e comecei a desenhar, ou modelar, as partes que entrariam no corpo. Eu precisava saber quanto espaço cada um ocuparia e como organizá-los no espaço total. Na Figura 1 você pode ver os modelos que fiz das rodas, pneus e motores. Encaixar tudo foi um grande desafio. É aí que o Inventor realmente valeu a pena, porque pude experimentar várias configurações diferentes, como montar os motores verticalmente, como mostrado na Figura 2. Acredito que o principal benefício de usar um computador, em vez de papelão e fita, é a gravidade. No computador, a gravidade não existe, então você pode colocar os motores onde quiser e eles ficam. Então você pode encaixar as coisas ao seu redor. No mundo real, a gravidade trabalha contra você. Não é fácil proteger as peças onde você deseja.

Fig. 3: O primeiro desenho geral de Makey. Vai mudar muito.

Passei muitas horas tentando empinar tudo em um cubo de 2,8 polegadas, mas não consegui. No final, eu relutantemente desisti de dois décimos de polegada e me decidi por um cubo de 3.0, apesar de ter sido muito ruim fazê-lo. Na Figura 3 você pode ver os resultados da modelagem na forma de um primeiro desenho. É um pouco diferente da versão final do Makey. Por exemplo, ele usa 4 pilhas AA, em vez de duas 9V, e a placa do Arduino é posicionada lateralmente, com o conector USB passando por cima de um lado acima do pneu.

Fig. 4: Meu modelo do corpo do protótipo.

Fig. 5: O protótipo do corpo em chapa, cortado e dobrado com a ajuda de Steamboat Ed e Bruce the Elder.

O próximo passo foi fazer um protótipo. Fora eu fui para a casa do meu amigo Steamboat Ed, que tem equipamento de chapa. Um membro da Dorkbot, Bruce, o Velho, nos ensinou como cortar e construir uma caixa usando o freio a dedo do Ed alguns dias antes. Nas Figuras 4 e 5 você pode ver o modelo do corpo e o corpo real que construímos naquele fim de semana. Nós também fabricamos um simples pedaço de metal dobrado para cobrir o corpo. Para aparafusar as rodas, a Steamboat Ed mediu os motores e dispôs-se aproximadamente onde os orifícios de montagem deveriam ser perfurados na caixa. Após a perfuração, eu tive que arquivar os furos em slots para realmente colocar os motores.

Fig. 6: O primeiro protótipo de Makey, bonito mas ainda sem cérebro.

Fiz algumas rodas, juntei tudo e tirei uma foto para o artigo de rascunho. A Figura 6 mostra o primeiro protótipo, apenas uma caixa de metal, dois motores e duas rodas. Nenhum cérebro ou eletrônica estava dentro neste momento, e eu simplesmente empoleirei o sensor de Ping no topo para efeito. Com base nessa foto, algumas capturas de tela do Inventor e um artigo de rascunho, o Makey foi aprovado. Eu estava no negócio.

Depois que o conceito foi aprovado, a discussão entre os editores se concentrou no público para o artigo. O consenso era que as pessoas deveriam ser capazes de fabricar o robô sem muitos equipamentos especializados. Isso significava que o uso de um freio de dedo estava fora, como estava usando o CNC para cortar as peças. Para mim, isso significou um grande redesenho. Eu tive que simplificar o corpo para que pudesse ser feito em um freio de flexão muito simples, rudimentar e barato.

Existem módulos e ações específicos de chapa de metal incorporados no software Inventor. Para projetar uma peça de chapa metálica, modele-a em 3D, com todas as dobras necessárias e, quando terminar, o Inventor a aplainará em um modelo 2D para você.

No entanto, quando você dobra a chapa de metal, perde um pouco do comprimento da peça até a dobra, ou seja, a dobra usa algum material. Assim, mesmo que você saiba a que largura está fotografando, não sabe exatamente o comprimento do material necessário, antes de dobrar, para obter essa largura. Varia com base no grau da curvatura e na espessura do metal. Ao projetar o corpo de metal para Makey, um grande desafio para mim foi projetá-lo de tal forma que ele pudesse “esticar” para combinar com qualquer largura que eu precisasse. Meu objetivo era enfiar as muitas partes no interior e depois “esticar” a pele de metal em torno dela para se encaixar perfeitamente. Depois, consegui localizar todos os orifícios de montagem dos motores, sensores, interruptores, baterias e assim por diante, “adaptativamente”, fazendo furos no corpo nos pontos exatos que o modelo previa que precisavam ser.

Levei um tempo para descobrir isso, e na Parte 2, vou contar a chave para configurar as coisas no Inventor para obter esse resultado.

Próximo: Parte 2: Criando o Corpo do Robô “Esticado” Parte 3: Ajustando a Eletrônica na Hora do Criador Parte 4: Desenhando, Cortando, Disparando - Horizontalmente com o Arduino Parte 5: Finalizando - Finalizando os Modelos

Da revista MAKE:

Em MAKE, Volume 19: Robots, Rovers e Drones, aprenda como fazer um avião modelo com um piloto automático e um cérebro robótico integrado. Também mostraremos como fazer uma cadeira confortável e um banquinho de apoio em uma única folha de compensado, um colete de ciclista que mostra a velocidade com que você está indo e projetos que o apresentam aos servomotores. Tudo isso, e muito mais, no MAKE, Volume 19! Assine aqui. Compre o problema no Criador de galpão.

Ação

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