Como fazer um guincho robótico de palito de picolé com arduino e servomotores?

Este tutorial ensina a fazer um guincho robótico feito de palito de picolé com arduino e servomotores.

Para este projeto teremos que controlar três servomotores individualmente, para que o guincho robótico possa fazer os seus diversos movimentos. Neste projeto foi usado palitos de picolé e supercola para construir a estrutura do guincho robótico, por serem produtos fáceis de encontrar e baratos. Este guincho robótico foi projetado para cargas bem leves, pois ele usa microservos de baixo torque, no caso o TG9e da Turnigy, com um torque de 1,5 Kg. Os servomotores usado no guincho irão definir sua capacidade de carga, quanto maior o torque mais pesada poderá ser carga que ele pode levantar, mas também o custo do servo será maior. Então vamos lá, prepares os palitos de picolé e o arduino para este projeto.

Para desenvolver o seu projeto do guincho robótico você vai precisar de mais ou menos 150 palitos de picolé, uns três tubos pequenos de supercola ou apenas um grande, três servomotores, neste caso usei os TG9e da Turnigy, um dos melhores custo benefício do mercado de microservos, fios coloridos, três potenciômetros para controlar os braços dos servomotores, uma protoboard, um arduino de qualquer versão ou um compatível, um porta pilhas para quatro pilhas pequenas, quatro pilhas pequenas, alfinetes daqueles com uma bola na ponta, braçadeiras de plástico para guiar os fios, e um alicate de corte para cortar os palitos.

Para começar vamos fazer a plataforma de apoio do guincho robótico, para isso use cinco palitos de picolé colados um ao lado do outro, com um reforço de meio palito de cada lado (imagem 1), depois cole três palitos que reforçarão o apoio do guincho no chão (imagem 2), depois usando uma caneta marque a plataforma usando o motor como molde (imagem 3) e por fim faça um suporte para o servomotor usando pedaços triplos de palitos (imagem 4).

Cole mais três palitos sobre a plataforma, ampliando sua superfície, e além disso cole dois palitos nas laterais e mais outros três palitos ampliando o apoio do guincho robótico no chão  (imagem 1). Agora corte três pedaços de palito, que deverão ter o seu tamanho igual a altura do servomotor, e cole-os em pé sobre a plataforma (imagem 2).  Reforce os três palitos colando ao lado deles outros pedaços de palitos (imagem 3). Cole um palito ligando os três palitos, e na ponta de cada um dos três palitos cole outros pedaços de palitos para reforçar ainda mais (imagem 4).

Agora faremos um nova plataforma, que será colada sobre os três palitos que foram colocados no passo anterior. Cole seis palitos, um após o outro (imagens 1 e 2), depois corte um pedaço quadrado na plataforma (imagens 2 e 3) . Essa abertura na plataforma é o espaço necessário para o servomotor poder girar para os lados. E por último cole a plataforma sobre os três palitos da plataforma base.

Vamos fazer agora uma pequena plataforma que será ligada diretamente ao servomotor. Essa plataforma será a base para o restante da estrutura do guincho robótico e também estará conectada ao servomotor que fará o guincho girar para a esquerda e direita. Cole três palitos, um após o outro (imagem 1), fixe o braço do servomotor nesta plataforma, não usei cola, usei alfinetes para fixar, transpassando dois pelo braço do servo e pela plataforma e depois dobrando as pontas em sentidos opostos (imagens 2 e 3) e também cortei com alicate as pontas perfurantes dos alfinetes para evitar acidentes. Cole dois palitos nas laterais da plataforma e reforce com mais dois pedaços de palito (imagem 4). Agora faça um pequeno buraco na plataforma, exatamente no ponto do buraco do braço do servo, para passar o parafuro que fixará o braço do servo ao servo.

Cole sobre a plataforma criada no passo anterior dois palitos com um angulo mais ou menos igual ao da imagem 1 e reforce, depois cole mais dois palitos, na ponta dos primeiros, com uma pequena angulação e reforce (imagem 2). Na ponta desta estrutura você fará uma pequena plataforma que será a base de fixação para o segundo servomotor (imagens 3 e 4). Usando o servomotor como molde marque com uma caneta a plataforma que será a base do servomotor (imagem 4). Essa marca será usada para colar pequenos os pedaços de palitos que fixarão o servo na plataforma.

Agora vamos fazer o apoio reforçado para a fixação do servomotor. Cole alguns pedaços de palito em torno da marca feita na base do servomotor (imagem 1), esse apoio deve ser colado de tal forma que o servomotor se encaixe com uma pequena pressão. Depois parafuse o servomotor no apoio (imagem 2).

Agora vamos partir para a segunda parte móvel do guincho robótico. Primeiro monte uma estrutura com dois palitos paralelos e reforce (imagem 1). Use dois alfinetes para fixar o braço do servomotor a estrutura, corte as pontas perfurantes e entorte em sentido oposto. Use mais um alfinete, do outro lado, para estabilizar a estrutura. Este alfinete vai funcionar como um eixo, permitindo que a estrutura vá para cima e para baixo sem esforço (imagem 1). Agora encaixe a estrutura do guincho robótico no servomotor da base do guincho, não se esqueça de parafusar o braço do servomotor no servomotor (imagem 4). Aumente o tamanho da segunda parte móvel da estrutura, usando mais dois palitos paralelos reforçados (imagem 5). E por último faça uma pequena plataforma, na ponta da estrutura, que vai servir de base para o terceiro servomotor (imagem 6).

Agora vamos fazer a base do pegador do guincho. Faça duas plataformas de três palitos e cole-as num ângulo de 90 graus (imagens 1 e 2). Partindo da base do terceiro servomotor faça o suporte da base do pegador (imagem 3). Cole a base do pegador no suporte (imagem 4). Cole uma pilha de pedaços de palitos na base do terceiro servomotor. O servomotor será fixado nessa pilha de palitos (imagens 5 e 6).

Com um parafuso fixe o terceiro servomotor na pilha de pedaços de palitos (imagem 1). Cole mais um pedaço de palito na pilha para ajudar a dar firmeza ao servo (imagem 2). Fixe um palito ao braço do servomotor usando dois alfinetes (imagem 3). Faça mais uma plataforma de três palitos e cole na ponta do palito, tenha o cuidado de colar em uma posição que encaixe corretamente na base do pegador (imagens 4, 5 e 6).

Beleza, a contrução do guincho robótico já está quase concluída! Agora use as braçadeiras de plástico para organizar e fixar os fios dos servomotores no guincho.

Agora chegou a hora de construirmos o cérebro do nosso guincho robótico. Segue abaixo o esquema completo das ligações entre os componentes do projeto. Esse esquema servirá de base daqui em diante, juntamente com a descrição das conexões entre os componentes logo abaixo.

Todos os potenciômetros terão a primeira perna e a última ligadas ao 5V e GND do arduino. Todos os servomotores terão o negativo ligado ao GND do arduino. Todos os servomotores terão o positivo ligado ao positivo do suporte das pilhas. O suporte das pilhas terá o seu polo negativo ligado ao GND do arduino conforme a disposição mostrada no esquema acima.

Da esquerda para a direita,

• a perna central do primeiro potenciômetro será ligada ao pino analógico A0 do arduino;
• a perna central do segundo potenciômetro será ligada ao pino analógico A1 do arduino;
• a perna central do terceiro potenciômetro será ligada ao pino analógico A2 do arduino;
• o fio de controle do primeiro servo será ligado ao pino digital 4 do arduino;
• o fio de controle do segundo servo será ligado ao pino digital 3 do arduino;
• o fio de controle do primeiro servo será ligado ao pino digital 2 do arduino;

E abaixo segue o código fonte do projeto que define o controle dos três servomotores do guincho.

/*
Projeto Arduino controlando 3 servomotores com potenciômetro em um guincho
robótico.
Por Jota
----------------------------------------
--=<| www.ComoFazerAsCoisas.com.br |>=--
----------------------------------------
*/
#include "Servo.h" //incluindo biblioteca para controle do servomotor

Servo servoMotor1Obj;  //Criando objeto da classe Servo para controlar o servo 1
Servo servoMotor2Obj;  //Criando objeto da classe Servo para controlar o servo 1
Servo servoMotor3Obj;  //Criando objeto da classe Servo para controlar o servo 1

int const potenciometro1Pin = 0; //pino analógico onde o potenciômetro 1 está conectado
int const potenciometro2Pin = 1; //pino analógico onde o potenciômetro 2 está conectado
int const potenciometro3Pin = 2; //pino analógico onde o potenciômetro 3 está conectado

int const servoMotor1Pin = 4; //pino digital associado ao controle do servomotor 1
int const servoMotor2Pin = 3; //pino digital associado ao controle do servomotor 2
int const servoMotor3Pin = 2; //pino digital associado ao controle do servomotor 3

int valPotenciometro1; //variável usada para armazenar o valor lido no potenciômetro 1
int valPotenciometro2; //variável usada para armazenar o valor lido no potenciômetro 2
int valPotenciometro3; //variável usada para armazenar o valor lido no potenciômetro 3

int valServo1; //variável usada para armazenar o valor em graus do servo motor 1
int valServo2; //variável usada para armazenar o valor em graus do servo motor 2
int valServo3; //variável usada para armazenar o valor em graus do servo motor 3

void setup() {
  //associando o pino digital ao objeto da classe Servo
  servoMotor1Obj.attach(servoMotor1Pin); //Servo 1
  servoMotor2Obj.attach(servoMotor2Pin); //Servo 2
  servoMotor3Obj.attach(servoMotor3Pin); //Servo 3
}

void loop()
{
  //lendo os valores dos potenciômetros (intervalo do potenciômetro é entre 0 e 1023)
  valPotenciometro1 = analogRead(potenciometro1Pin);
  valPotenciometro2 = analogRead(potenciometro2Pin);
  valPotenciometro3 = analogRead(potenciometro3Pin);    

  //mapeando os valores dos potenciômetros para a escala do servo (intervalo entre 5 e 175 graus)    
  valServo1 = map(valPotenciometro1, 0, 1023, 5, 175);
  valServo2 = map(valPotenciometro2, 0, 1023, 5, 175);
  valServo3 = map(valPotenciometro3, 0, 1023, 5, 175); 
    
  //definindo o valor/posição dos servomotores em graus
  servoMotor1Obj.write(valServo1);
  servoMotor2Obj.write(valServo2);
  servoMotor3Obj.write(valServo3);

  delay(15); 
}

Compile o código fonte e faça o upload para o arduino e seu projeto estará concluído. Agora é só operar o guincho robótico através dos potenciômetros. Veja abaixo a imagem do projeto completo. Lembro que a bateira de 9V está sendo usada para alimentar o arduino.

Após concluído o seu guincho robótico ficará parecido com o da imagem abaixo.

Vista aérea do guincho robótico ligado ao seu comando central (arduino e os potenciômetros).

E para concluir e matar a curiosidade segue o vídeo do guincho robótico de palitos com arduino e servomotores em funcionamento. Veja!








Fonte: ComoFazerAsCoisas.com.br