x6 Mark I – Braço Robótico

x6 é um projeto original de um braço robótico com seis graus de liberdade.

Trata-se de um dispositivo totalmente programável, criado para dar asas à imaginação de quem deseja um assistente pessoal para realizar tarefas repetitivas e manipular cargas leves.

Munido com sistema de proteção contra super aquecimento, servomotores rápidos e potentes, o x6 também é amigo do meio ambiente por possuir um sistema inteligente de economia de energia.

Apesar de pequeno, ele é capaz de realizar tarefas de forma rápida e eficiente.

Objetivo

Atualmente robôs não causam espanto algum e nem é novidade para mais ninguém. Eles não estão mais presentes apenas nas grandes indústrias e podem ser encontrados até mesmo em escolas. Esses fascinantes equipamentos são peças obrigatórias em linhas de montagem, laboratórios que manipulam materiais nocivos, e até em cozinhas de restaurantes que desejam mostrar algum diferencial para clientes exigentes.

E que tal usar um braço robótico em casa? Parece tentador e é algo possível, afinal os custos desse tipo de equipamento estão sendo reduzidos ao longo dos anos. Contudo, a programação ainda continua sendo uma barreira, pois conhecimentos muito específicos são necessários para tirar proveito de um robô.

O objetivo do projeto x6 não está limitado na construção de um braço robótico. O desafio consiste em demonstrar que é possível usar um assistente em casa e viabilizar a automação de tarefas domésticas. Por tanto, o desenvolvimento de um software com excelente usabilidade e capacidade de controle será fundamental para possibilitar a utilização do x6.

Descrição

Com um objetivo tão grande, eu deveria criar alianças com instituições de pesquisa e as grandes industrias que comercializam robôs. Porém procurei fazer exatamente o contrário, pois no início das minhas pesquisas, percebi que todos os robôs da atualidade são muito parecidos e eu queria fazer algo diferente.

Parei as pesquisas por anos e então comecei a desenhar um projeto totalmente original, com o intuito de tentar criar algo fora dos padrões que já existem. Isso pode parecer um desafio grande demais, mas se levarmos em consideração que um braço robótico é composto de partes mecânicas, eletrônicas e diversas camadas de software, já não é tão difícil fazer algo original.

Antes de iniciar a construção do x6, defini algumas características fundamentais que fariam parte da identidade do projeto:

  • Baixo custo – Eu não quero fazer um grande investimento;
  • Rápido – O braço robótico precisa executar movimentos de forma rápida;
  • Estável – Sacudidas, balanços, tremores são indesejáveis. O braço robótico precisa ser estável;
  • Preciso – Independente da carga ou da velocidade os movimentos devem ser precisos;
  • Força – Ele precisa conseguir manipular com facilidade objetos com pelo menos 200 gramas.

Com essas ideias centrais definidas, iniciei o projeto x6 Mark I, que significa Six aXis (Seis Eixos).

Hardware

x6 Mark I - Componentes internos
x6 Mark I – Componentes internos

O braço robótico é controlado por um Arduino Mega 2560 original.

Um bonito gabinete de alumínio anodizado acondiciona os componentes de controle e potência. Esse robusto gabinete possui suporte de fixação, dessa forma o x6 pode manipular objetos com carga máxima e amplitude total sem tombar ou mover o gabinete do lugar.

Os seis eixos são movidos por servomotores com torque de 12 kg/cm, proporcionando força e velocidade para qualquer tipo de tarefa.

O módulo de arrefecimento adiciona tranquilidade na hora de usar o robô. Esse sub-sistema é composto por múltiplos sensores de temperatura e um potente exaustor de calor, que impede que as partes internas atinjam altas temperaturas e danifique os componentes.

x6 Mark I - Construção do robô
x6 Mark I – Construção do robô

Um LED frontal indica o estado do dispositivo. Múltiplas cores são exibidas para alertar sobre condições indesejáveis de trabalho ou algum tipo de mal funcionamento.

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

Software

O sofware do x6 é dividido em duas partes:

  • Firmware – Onde estão as funções básicas de monitoria, gerenciamento e comunicação.
  • Controle – Um software robusto, amigável para o usuário e com capacidades avançadas de manipulação de objetos, aprendizagem de movimentos e comunicação.

Firmware

O firmware do x6 é um típico programa Arduino que implementa as funcionalidades básicas de leitura de sensores, controle dos motores e manipulação de objetos em baixo nível.

Para aplicações avançadas e manipulações complexas de objetos, foi desenvolvido o software de controle xC.

Controle

O software xC (aXes Controller) foi desenvolvido para 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 ou um joystick.

O xC é totalmente programável e possui integração completa com o x6 Mark I. É possível mandar comandos para o robô 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

Diversas ferramentas podem ser usadas em conjunto com o x6 Mark I. Nesta demonstração usei uma pinça robótica para manipular um pequeno recipiente.

Conclusão

Além de poder ser usado para executar tarefas repetitivas (como todo robô), o x6 Mark I pode ser empregado em ambientes hostis para realizar tarefas programadas ou assistidas remotamente por um humano.

A estética do x6 pode lembrar muitos outros braços robóticos, pois usei componentes eletrônicos comuns do mercado e muitas peçam foram importadas diretamente de lojas chinesas. Porém, algumas peças eu mesmo construí com alumínio, plástico e outros materiais, garantindo a originalidade da parte física.

Por ser um projeto de baixo custo, usei os motores mais baratos que encontrei. Por essa razão a precisão dos movimentos ficou prejudicada e alguns solavancos ocorrem durante o trajeto dos eixos. Isso é um ponto de atenção importante para ser corrigido nas próximas versões do projeto.

Como pudemos ver, mesmo sendo pequeno este robô pode executar tantas tarefas quanto a imaginação permitir.

Por favor, deixe nos comentários uma sugestão de uma tarefa que você gostaria de ver o x6 executar.

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