Como Construir um Robô em Casa

Você quer aprender como construir seu próprio robô? Há vários tipos diferentes que você pode fazer sozinho. A maioria das pessoas quer ver o robô realizar a tarefa simples de seguir do ponto A para o ponto B. Você pode fazer um robô usando apenas componentes analógicos ou comprar um kit para iniciantes. Fazer seu próprio robô é uma ótima maneira de aprender eletrônica e programação.

Parte 1

Parte 1 de 5:

Montando o robô

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Junte os materiais. Para fazer um robô básico, você precisará de vários componentes simples. Praticamente todos podem ser encontrados em uma loja de eletrônicos ou on-line. Alguns kits básicos podem incluir todos esses componentes também. Esse robô não exige solda:
- Arduino Uno (ou outro microcontrolador)^{[1]XFonte de pesquisa}.
- 2 servos de rotação contínua.
- 2 rodas que se encaixem nos servos.
- 1 rodízio.
- 1 placa de ensaio sem solda (procure por uma com duas linhas positivas e duas negativas de cada lado).
- 1 sensor de distância com cabo conector de quatro pinos.
- 1 miniswitch com botão e resistor de 10kΩ.
- 1 barra de pinos.
- 1 caixa para 6 pilhas AA com tomada de alimentação de 9V DC.
- 1 conjunto de cabos jumper ou cabo flat.
- Fita dupla face forte ou cola quente.
Você construirá o corpo do robô usando a caixa como base.
Essa deve ser a ponta por onde sai o fio da caixa. As partes inferiores dos dois servos devem ficar em contato, e os mecanismos de rotação de cada um devem ficar voltados para as laterais da caixa de pilhas. É importante que os servos fiquem alinhados da maneira correta para que as rodas permaneçam retas. Os cabos dos servos devem sair da parte de trás da caixa de pilhas.
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Prenda os servos com a fita ou a cola.^{[2]XFonte de pesquisa} Eles devem ficar bem presos à caixa de pilhas. A parte de trás deles deve ficar alinhada com a parte de trás da caixa de pilhas.
- Os servos agora deverão ocupar a metade inferior da caixa de pilhas.
Ela deve ficar pendurada na frente da caixa apenas um pouco e se estender para além de cada lado. Prenda-a bem antes de continuar. A fileira A deve ficar mais perto dos servos.
Se você tiver prendido os servos direito, deverá haver um espaço plano criado pelo contato deles. Prenda a placa Arduino a esse espaço de modo que os conectores USB e de alimentação dela fiquem voltados para trás, longe da placa de ensaio. A frente do Arduino deve apenas sobrepor de leve a placa de ensaio.
Pressione com firmeza as rodas no mecanismo rotatório do servo. Você pode precisar usar bastante força, pois as rodas foram feitas para ficarem bem encaixadas, de modo a se obter a melhor tração.
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Prenda o rodízio ao fundo da placa de ensaio. Se você virar o chassi, deverá ver um pouco da placa de ensaio saindo da caixa de pilhas. Prenda o rodízio a essa peça estendida usando algo para elevá-lo se necessário. O rodízio age como a roda dianteira, permitindo que o robô vire facilmente em qualquer direção.^{[3]XFonte de pesquisa}
- Caso tenha comprado um kit, o rodízio pode ter vindo com alguns suportes que você pode usar para que ele alcance o chão.
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Parte 2

Parte 2 de 5:

Fazendo a fiação do robô

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Você os usará para conectar os servos à placa de ensaio. Empurre os pinos pelo conector de modo que eles saiam à mesma distância dos dois lados.
Veja se eles estão bem inseridos.^{[4]XFonte de pesquisa}
Eles conectarão os servos à placa de ensaio. O servo esquerdo deve ser conectado ao conector esquerdo, e o servo direito, ao direito.
Use a fileira vermelha na parte de trás da placa de ensaio, mais próxima do resto do chassi.
Use a fileira azul na parte de trás da placa. Não os conecte à fileira vermelha.
Assim, o Arduino poderá controlar os servos e virar as rodas.
Ele não é conectado às fileiras de alimentação externa da placa, mas sim à primeira fileira de pinos com letras (J). Coloque-o no centro, com o mesmo número de pinos disponíveis de cada lado.
Conecte um cabo jumper preto do pino I14 ao primeiro pino azul disponível à esquerda do sensor para aterrar esse componente.
Ligue um cabo jumper preto do pino I17 ao primeiro pino vermelho disponível à direita do sensor para alimentar o componente.
Eles enviarão informações do sensor ao microcontrolador.
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Parte 3

Parte 3 de 5:

Fazendo a fiação da alimentação

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Oriente-o de modo que o cabo da caixa de pilhas saia da parte de baixo para a esquerda.
A caixa de baterias deve estar orientada da maneira correta.
Esses dois cabos ajudarão a fornecer a voltagem correta ao Arduino.^{[5]XFonte de pesquisa}
O cabo preto deve ser ligado ao pino azul 30, e o cabo vermelho, ao pino vermelho 30.
Conecte-o ao pino 28.
Ele deverá estar no pino 29 das duas fileiras. Não conecte as fileiras vermelhas, pois você provavelmente vai danificar o Arduino.
Ele vai alimentar o Arduino.
Esse switch permitirá a você desligar o robô sem precisar desconectar a alimentação.
Ele vai alimentar o botão.
Ligue-o ao pino logo ao lado do cabo preto que foi conectado há alguns passos atrás.
Ele permitirá que o Arduino registre o botão.
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Parte 4

Parte 4 de 5:

Instalando o software do Arduino

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Esse é o ambiente de desenvolvimento do Arduino. Ele permite a você programar instruções a serem enviadas ao microcontrolador. Você pode baixá-lo de graça em arduino.cc/en/main/software. Descompacte o arquivo baixado com um clique duplo e mova a pasta de dentro dele para um local de fácil acesso. Você não vai instalar o programa, mas apenas executá-lo da pasta clicando duas vezes em arduino.exe.^{[6]XFonte de pesquisa}
Ligue o conector traseiro da bateria ao conector do Arduino para alimentá-lo.
O Windows provavelmente não vai reconhecer o dispositivo.
⊞ Win+R e digite devmgmt.msc para abrir o Gerenciador de Dispositivos.
Clique com o botão direito sobre o "Dispositivo desconhecido" na seção "Outros dispositivos" e selecione "Atualizar o software do driver". Se não vir essa opção, clique em "Propriedades", selecione a aba "Driver" e clique em "Atualizar Driver".
Essa opção permitirá a você selecionar o driver que veio com o Arduino IDE.
e navegue para a pasta que você extraiu antes. Você encontrará uma pasta "drivers" dentro dela.
Confirme que deseja continuar se for avisado a respeito de softwares desconhecidos.
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Parte 5

Parte 5 de 5:

Programando o robô

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Você receberá um projeto em branco.

How.com.vn Português: Step 2 Cole o seguinte código para fazer seu robô ir para frente.

O código abaixo fará seu Arduino mover-se continuamente para frente.

#include <Servo.h> // adiciona a biblioteca "Servo" ao programa// o seguinte código cria dois objetos servoServo leftMotor;Servo rightMotor;void setup(){    leftMotor.attach(12); // Se você tiver trocado acidentalmente os números dos pinos dos servos, pode mudá-los aqui.    rightMotor.attach(13);}void loop(){    leftMotor.write(180); // com a rotação contínua, 180 diz ao servo para se mover a toda velocidade para frente.    rightMotor.write(0); // se ambos os comandos estiverem em 180, o robô andará em círculos, pois os servos ficarão virados. O "0" diz ao servo para andar a toda velocidade para trás.}

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Compile e envie a programação. Clique no botão de seta para a direita no canto superior esquerdo para compilar e enviar a programação ao Arduino conectado.
- Pode ser melhor levantar o robô, pois ele continuará andando para frente depois que a programação for enviada.

How.com.vn Português: Step 4 Adicione a funcionalidade do botão.

Acrescente o seguinte código à seção "void loop()" para habilitar o botão, acima das funções "write()".

if(digitalRead(2) == HIGH) // registra quando o botão é pressionado no pino 2 do Arduino{    while(1)    {        leftMotor.write(90); // "90" é a posição neutra dos servos, que diz a eles para pararem de girar        rightMotor.write(90);    }}

How.com.vn Português: Step 5 Envie e teste seu código.

Com o código para o botão adicionado, você pode testar o robô. Ele deverá continuar seguindo em frente até que você pressione o botão, e nesse momento ele vai parar de se mover. O código completo ficará assim:

#include <Servo.h>// o seguinte código cria dois objetos servoServo leftMotor;Servo rightMotor;void setup(){    leftMotor.attach(12);     rightMotor.attach(13);}void loop(){    if(digitalRead(2) == HIGH)     {        while(1)        {            leftMotor.write(90);             rightMotor.write(90);        }    }    leftMotor.write(180);     rightMotor.write(0); }

Vídeo do How.com.vn: Como Construir um Robô em Casa

Assista

Exemplo

O seguinte código usará o sensor ligado ao robô para fazê-lo virar para a esquerda sempre que ele encontrar um obstáculo. Veja os comentários no código para saber detalhes do que faz cada parte. O código abaixo representa toda a programação.

#include <Servo.h>Servo leftMotor;Servo rightMotor;const int serialPeriod = 250;       // limita a saída para o console para uma vez a cada quarto de segundounsigned long timeSerialDelay = 0;const int loopPeriod = 20;          // define a frequência com que o sensor faz uma leitura para 20 ms, uma frequência de 50 Hzunsigned long timeLoopDelay   = 0;// designa as funções TRIG e ECHO aos pinos do Arduino. Ajuste os números se tiver feito conexões diferentesconst int ultrasonic2TrigPin = 8;const int ultrasonic2EchoPin = 9;int ultrasonic2Distance;int ultrasonic2Duration;// define os dois estados possíveis para o robô: para frente (DRIVE_FORWARD) ou para a esquerda (TURN_LEFT)#define DRIVE_FORWARD     0#define TURN_LEFT         1int state = DRIVE_FORWARD; // 0 = para frente (PADRÃO), 1 = para a esquerdavoid setup(){    Serial.begin(9600);      // configurações dos pinos do sensor    pinMode(ultrasonic2TrigPin, OUTPUT);    pinMode(ultrasonic2EchoPin, INPUT);        // designa os motores aos pinos Arduino    leftMotor.attach(12);    rightMotor.attach(13);}void loop(){    if(digitalRead(2) == HIGH) // detecta o botão    {        while(1)        {            leftMotor.write(90);            rightMotor.write(90);        }    }    debugOutput(); // imprime mensagens de depuração ao console serial        if(millis() - timeLoopDelay >= loopPeriod)    {        readUltrasonicSensors(); // instrui o sensor a ler e armazenar as distâncias medidas                stateMachine();                timeLoopDelay = millis();    }}void stateMachine(){    if(state == DRIVE_FORWARD) // se nenhum obstáculo for detectado    {        if(ultrasonic2Distance > 6 || ultrasonic2Distance < 0) // se não houver nada na frente do robô. A ultrasonicDistance (distância ultrassônica) será negativa para alguns sensores ultrassônicos se não houver obstáculo        {            // drive forward            rightMotor.write(180);            leftMotor.write(0);        }        else //  se houver um objeto à frente        {            state = TURN_LEFT;        }    }    else if(state == TURN_LEFT) // se um obstáculo for detectado, vire para a esquerda    {        unsigned long timeToTurnLeft = 500; // leva cerca de 0,5 segundos para virar em 90 graus. Você pode precisar ajustar esse valor se as rodas tiverem um tamanho diferente do exemplo.                unsigned long turnStartTime = millis(); // salva o tempo em que o giro começa        while((millis()-turnStartTime) < timeToTurnLeft) // fica nesse loop até que timeToTurnLeft passe        {            // vira para a esquerda. Lembre-se de que, quando ambos estiverem em "180", ele vai virar            rightMotor.write(180);            leftMotor.write(180);        }                state = DRIVE_FORWARD;    }}void readUltrasonicSensors(){    // para o ultrassônico 2. Você pode precisar alterar esses comandos se usar um sensor diferente.    digitalWrite(ultrasonic2TrigPin, HIGH);    delayMicroseconds(10);                  // mantém o pino trig alto por pelo menos 10 microssegundos    digitalWrite(ultrasonic2TrigPin, LOW);        ultrasonic2Duration = pulseIn(ultrasonic2EchoPin, HIGH);    ultrasonic2Distance = (ultrasonic2Duration/2)/29;}// o código a seguir serve para depurar erros no console.void debugOutput(){    if((millis() - timeSerialDelay) > serialPeriod)    {        Serial.print("ultrasonic2Distance: ");        Serial.print(ultrasonic2Distance);        Serial.print("cm");        Serial.println();                timeSerialDelay = millis();    }}