x2 Mark I – Plataforma de Dois Eixos


x2 Mark I é uma plataforma com dois eixos de liberdade que foi projetada para ser rápida e precisa.

Trata-se de uma máquina criada para manipular objetos. Por tanto, outros dispositivos devem ser acoplados à plataforma, afim de serem movidos por ela.

Essa máquina funciona tanto de forma programada quanto por meio da interação humana, usando controles comuns como teclado, mouse e joystick.

Com a acurácia proporcionada somente por motores de passo, o x2 pode realizar movimentos rápidos e precisos, tornando-se ideal para tarefas que exijam delicadeza com controle.

Objetivo

A ideia central em desenvolver um dispositivo como o x2 é criar uma plataforma de manipulação bidimensional.

Uma máquina com esse propósito pode auxiliar na realização de atividades repetitivas e que exijam precisão.

As aplicações do x2 Mark I são ilimitadas, pois o objetivo consiste em conectar outros dispositivos à ele para que possam ser manipulados. Por exemplo, podemos acoplar uma câmera de vídeo ao x2 para observar uma área.

Descrição

Diante do objetivo de manipular objetos ou outros dispositivos numa plataforma de movimentos bidimensionais, criei um projeto totalmente original seguindo as seguintes premissas:

  • Robustez – A plataforma deve ser capaz de movimentar objetos com até 150 gramas;
  • Rápido – Os movimentos precisam ser realizados rapidamente;
  • Estável – Sacudidas, balanços, tremores são indesejáveis, a plataforma precisa ser estável;
  • Preciso – Independente da carga ou da velocidade os movimentos devem ser precisos.

Com essas ideias centrais definidas, iniciei o projeto x2, que significa Two aXis (Dois Eixos).

Hardware

x2 Mark I - Componentes
x2 Mark I – Componentes

A plataforma x2 é micro controlada por um Arduino Uno R3.

Um robusto gabinete de alumínio com revestimento plástico acondiciona os componentes de controle e potência. Esse gabinete possui suporte de fixação, dessa forma o x2 Mark I pode ser instalado numa mesa ou plataforma de apoio.

Os dois eixos são movidos por motores de passo de alta resolução, proporcionando rapidez e acurácia aos movimentos.

Todo hardware é refrigerado por um silencioso sistema de ventilação que trabalha em conjunto com um sensor de temperatura. Esse conjunto protege todo hardware contra o calor excessivo, garantindo a integridade dos componentes internos.

O controle de gerenciamento de energia permite que o modo de standby entre em operação enquanto o dispositivo não está sendo usado. Isso evita o consumo desnecessário de energia, super aquecimento e desgaste dos componentes.

O sistema é controlado por um software especializado que se comunica com o dispositivo por intermédio da interface USB.

Software

O sofware do x2 Mark I é dividido em duas partes:

  • Firmware – Executado pelo controlador Arduino, possui funcionalidades básicas de comunicação e gerenciamento.
  • Controle – Um programa amigável para o usuário, com capacidades avançadas de interpretação de dados, movimento dos eixos e comunicação.

Firmware

O firmware do x2 é um típico programa Arduino que implementa as funcionalidades básicas de comunicação, leitura de sensores, controle de temperatura, gerenciamento de energia e movimentação dos eixos.

Para aplicações avançadas e manipulações complexa dos eixos é necessário combinar a plataforma x2 com um software de controle.

Controle

Cada aplicação exige um software específico de controle. Isso se deve ao fato de que o x2 é meramente uma plataforma para suportar alguma aplicação, o que implica na associação com um hardware adicional.

Por exemplo, se a plataforma x2 for acoplada a uma câmera de monitoração, será necessário um software para realizar o movimento adequado. Se a plataforma for usada em conjunto com um laser, também será necessário um software que o controle. Então, cada dispositivo terá uma forma peculiar de controle.

Para propósitos gerais, desenvolvi o xC (aXes Controller). Trata-se de um programa com a capacidade de controlar qualquer robô (x1, x2 e x6 até o momento). Ele possui uma agradável interface gráfica e permite que os robôs sejam controlados por intermédio de teclado, mouse e joystick.

O xC é totalmente programável e tem perfeita integração com o x2. É possível enviar comandos para o dispositivo e executar os mais diversos movimentos, assim como é possível receber informações do dispositivo e ter uma leitura precisa de todos os sensores em tempo real.

Funcionamento

Por enquanto exibirei o funcionamento da plataforma x2 somente para fins de demonstração com um laser. Num próximo artigo, usarei o x2 para criar uma imagem por meio de ultrassom.

Os próximos vídeos mostram o funcionamento detalhado dos mecanismos.

Conclusão

Num primeiro momento a plataforma x2 Mark I pode parecer que não possui um propósito claro, pois ela sempre deve ser usada em conjunto com um hardware adicional. Contudo ela é um componente essencial para várias aplicações que demonstrarei futuramente.

Como já exemplifiquei, o x2 pode ser usado para realizar a movimentação de uma câmera de monitoração. Porém ele pode ser usado para outras tarefas mais incomuns, como movimentar um sensor para escanear uma área, ou até mesmo guiar o movimento de um drone aéreo com o uso de um laser.

Associado a um software especializado, ele pode executar diversas tarefas rotineiras de forma rápida e precisa.

Adicionalmente, introduzi o software xC, que é um programa de controle com múltiplos propósitos e pode ser usado em outros robôs além do x2 Mark I.

6 thoughts on “x2 Mark I – Plataforma de Dois Eixos”

Leave a Reply

%d bloggers like this: