Controle IoT Remoto de Braço Robótico Personalizado

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade
Arduino MKR1000	1
Compensado 15"x20" 1/8 pol.	1
5x Servo GS9025MG	5
Conector Jack DC 2.1mm para protoboard	1
Fonte DC 6V Jack	1
Jumpers	vários
Transistores 2N2222A	3
Parafusos e porcas M2, M3	conforme lista

Ferramentas Necessárias

• Cortadora a laser (genérica)

Aplicativos e Serviços Online

• MATLAB
• Simulink
• Arduino IDE
• MATLAB Support Package for Arduino Hardware
• Simulink Support Package for Arduino Hardware
• MATLAB Support Package for ThingSpeak

Sobre o Projeto

Projeto completo de design, construção e programação de um braço robótico do zero, controlado remotamente via IoT. O foco está na programação avançada usando Simulink no Arduino MKR1000, com controle remoto via ThingSpeak (plataforma IoT com analytics MATLAB).

Design Mecânico

Projetado para servos hobby GS-9025MG (baixo custo, torque limitado). Inicialmente usou compensado 1/4 pol., muito pesado; mudou para 1/8 pol. e reduziu o comprimento dos braços. Desenhado no Fusion 360, exportado como DXF e cortado a laser. Alimentação DC contínua de tomada de parede, pois baterias descarregavam rápido.

O MKR1000 tem 4 pinos PWM, mas 5 servos precisam de controle. Solução criativa: um pino PWM controla 2 servos, e um pino digital alterna entre eles via transistors 2N2222A.

Programação

Duas fases: prototipagem (comandos de ângulo via sliders/constantes no Simulink para achar vieses e limites) e controle preciso (comando de posição XY via ThingSpeak).

Prototipagem

Usou cinemática inversa para braço planar 2D para converter coordenadas XY em ângulos dos servos. Referência: appliedgo.net/roboticarm.

Controle Preciso

Entradas X e Y vêm do canal ThingSpeak. Bloco MATLAB Function loc2angles converte para ângulos comandados. Bloco angles2loc monitora via cinemática direta. Recurso External Mode do Simulink permite monitorar o sistema rodando no Arduino em tempo real. Blocos com nuvem cinza são blocos de leitura ThingSpeak (Channel ID, Field Number, Read API Key).

Usando ThingSpeak: Criando e Usando um Canal

1. Acesse thingspeak.com e faça login com conta MathWorks gratuita.
2. Clique em "New Channel".
3. Preencha: Name, Field 1 (X), Field 2 (Y), Fields 3-5 (opcionais). Salve.
4. No MATLAB, escreva dados: thingSpeakWrite(chID, [X Y 0 0 0], 'WriteKey', APIKEY, 'Fields', [1 2 3 4 5]);

Executando o Modelo

No Simulink: Model Configuration Parameters → Hardware Implementation → Hardware Board: Arduino MKR1000. Em Target Hardware Resources → WiFi Properties, insira credenciais da rede. Clique em Run (External Mode) ou Deploy (para hardware).

Com o modelo rodando, escreva novos dados no ThingSpeak via MATLAB ou app móvel e veja o braço mover-se!

Código

Arquivos completos no MATLAB Central File Exchange: Controlling a Robotic Arm from Anywhere Using IoT