Walbi: Robô Bípede Estável Construído com Arduino e Servos LX-16A

Componentes e Materiais

Arduino Nano R3	1
Servo LX-16A	10
Placa de Depuração (Debug Board)	1

Ferramentas Necessárias

• Impressora 3D (genérica)

Aplicativos e Serviços Online

• Arduino IDE

Sobre o Projeto

Não seria ótimo fazer um robô bípede com alguns servos? O Inner Geek pensou assim e este é o resultado…

Esse é o Walbi, o WALink BIped, um robô criado para um projeto de machine learning que nunca decolou (nem o Walbi, mas é porque ele tem os dois pés firmemente plantados no chão).

O Walbi usa Arduino Nano como "cérebro", servos LX-16A como "músculos" e peças 3D impressas como "ossos". Os servos LewanSoul LX-16A são ideais para projetos robóticos pequenos: leves, movem mais de 19 kg.cm e conectam-se com um único cabo em série (servo a servo), tornando a fiação brincadeira de criança.

Walbi é um humanoide em escala 2:1, pernas de 55 cm (21,7 pol) do calcanhar à cintura e pesa 1,1 kg (2,4 lbs). Partes brancas foram impressas em 3D, mas poderiam ser de madeira leve e resistente.

Programar o Walbi é simples. Baixe abaixo os dois programas para captura e reprodução de movimento, e faça o Walbi andar, rastejar, escalar, pular ou dançar! Basta mover as pernas para uma pose desejada, gravar, moldar em outra pose, gravar, e assim por diante. Ao gravar a sequência completa, assista ele executar habilmente os movimentos que você ensinou.

Talvez você consiga ensinar o seu a fazer riverdance 😀

Construindo o Walbi

Walbi foi impresso em 3D com PLA, usando impressora FlashForge Creator Pro. Baixe os arquivos STL no Thingiverse ou use método alternativo para construir pés, "ossos" das pernas e cintura, com madeira ou metal. Suportes dos servos prendem-se às peças impressas, aos servos e entre si.

Você precisará de suportes metálicos de quatro tipos diferentes para prender servos às peças impressas e entre si (mais info e fotos no blog Release The Inner Geek).

Fiação

Para controlar servos LX-16A, precisa da LewanSoul Debug Board.

Ela recebe comandos de uma porta serial do Arduino Nano. Como usamos a serial de hardware do Arduino para comunicar com o computador, usamos a biblioteca SoftwareSerial para criar uma segunda porta serial no Nano, conectando à Debug Board.

Fiação é minimizada com servos seriais. Cabo de cada servo para o próximo (cabo serial incluso com servos) e servos na cintura ligam direto na Debug Board. Computador conecta à USB do Arduino; Arduino conecta à Debug Board com três jumpers (TX, RX, GND) nos pinos configurados para SoftwareSerial — usamos pinos 10 e 1 no código.

Servos usam baud rate 115200 (se souber como mudar, avise — é alto demais). Isso é alto para SoftwareSerial, então implementamos verificação de erro e retentativas. Em alguns casos, persistência foi necessária para leitura correta.

Alimentação

Servos fornecem 19,5 kg.cm a 7,4V. Usamos 6V e corrente de travamento ficou abaixo de 3 amperes.

Programação

Código Arduino no repositório GitHub do projeto.

Dois programas para captura e replay de movimento, técnica similar à usada em filmes. Comece moldando o robô numa pose. Servos default para motor desligado, então pode girar à mão. Com robô na pose desejada, use o programa Walbi_record para ler e exibir todos ângulos dos servos. Alimente esses ângulos na variável poseAngles no Walbi_play, e use o programa para reproduzir a sequência de poses gravadas, na velocidade definida por timeToMove (em milissegundos).

Esperamos que tenha gostado. Compartilhe seu apoio deixando comentário, assinando o blog ou qualquer feedback. Agradecemos!

Dicas do Inner Geek

• Suportes do LX-16A só prendem ao servo em UMA posição — fácil conectar errado, especialmente nas peças 3D. Tivemos que remontar o Walbi algumas vezes para corrigir erros difíceis de detectar.
• Servos vêm com ID 1 por padrão. Atribua ID diferente a cada servo antes de montar no robô, ou será impossível comunicar com múltiplos servos seriais com mesmo ID.
• Abrafitas (zip ties) melhoram muito a aparência
• Servos vêm com parafusos para conectar chifres aos servos e chifres aos suportes. Suportes vêm com parafusos para prender aos servos. Você precisará comprar separadamente parafusos para conexões suporte-suporte e suporte-peças plásticas. Usamos parafusos DIN912 M2-6 e M2-10 com porcas.
• Melhore tração colando pads de silicone nas solas dos pés.
• Prefira chifres de servo metálicos — os plásticos que vêm com servos rasgam quando (não se) as pernas batem uma na outra durante testes. Se rasgarem, o robô ganha folga e a reprodução de movimento perde precisão (que é surpreendentemente boa).

Código

Programas Arduino para controle de movimento e reprodução

https://github.com/ptavaressilva/Walbi

Peças Personalizadas e Gabinetes

STL para peças 3D impressas

Originalmente impresso em Flash Forge Creator Pro. Arquivo CAD no thingiverse.com