Construa um Braço Robótico de Papelão Programável – DIY Fácil com Arduino e Servos

Componentes e Materiais

Ferramentas Necessárias

• Pistola de cola quente

Software e Serviços Online

• Arduino IDE
• Python

Sobre o Projeto

Este é um braço robótico simples que pode gravar e reproduzir posições. Ele é construído com materiais de fácil acesso, como papelão e cola quente, o que torna a montagem muito acessível.

O controle do braço é feito através de uma interface gráfica no computador, que envia dados para o Arduino que comanda os servos. A interface possui controles deslizantes (sliders) para cada servo, além de botões para gravar posições e reproduzir as sequências gravadas. Também é possível salvar e carregar gravações anteriores.

Instruções de Montagem

1. Baixe e imprima o modelo de recorte de papelão disponível na seção "Peças Personalizadas e Caixas" no final da página. Use o modelo para recortar as peças de papelão.
2. Monte a estrutura do braço seguindo o vídeo demonstrativo (a montagem começa em 0:22).
3. Monte o circuito conforme o esquema elétrico fornecido no final da página.
4. Carregue o código no Arduino: Baixe o arquivo "Robot Arm Arduino Code" na seção "Código" (segunda aba) e faça o upload para a placa.
5. Prepare a interface Python: Baixe o "Python User Interface" (primeira aba da seção Código). Você precisará ter o Python instalado (python.org) e a biblioteca PySerial (pip install pyserial).
6. Execute: Conecte o braço, rode o script Python, informe a porta COM do Arduino (encontrada no Gerenciador de Dispositivos no Windows) e comece a usar!

Dica: Se houver problemas de comunicação, tente aumentar o valor time.sleep(0.15) na linha 20 do código Python para 0.2 ou 0.3.

Código

Interface do Usuário (Python)

from tkinter import *
from tkinter import filedialog
import serial
import time

port_opened = False

def set_port():
    global port_opened, arduino
    com_port = port_input.get()
    arduino = serial.Serial(com_port, 9600)
    port_opened = True
    print("Porta COM definida para: " + com_port)

def send_positions(position):
    message = "{0:0=3d}".format(position[0]) + \
              "{0:0=3d}".format(position[1]) + \
              "{0:0=3d}".format(position[2]) + \
              "{0:0=3d}".format(position[3]) + \
              "{0:0=3d}".format(position[4]) + "\n"
    arduino.write(str.encode(message))
    print(message, end='')
    time.sleep(0.2)

saved_positions = []

def save_positions():
    saved_positions.append([servo1_slider.get(), servo2_slider.get(),
                            servo3_slider.get(), servo4_slider.get(),
                            servo5_slider.get()])
    print("Posições salvas: " + str(saved_positions))

def play_positions():
    for position in saved_positions:
        print("Reproduzindo: " + str(position))
        send_positions(position)
        time.sleep(1)

def clear_all_positions():
    global saved_positions
    saved_positions = []
    print("Todas as posições limpas")

def clear_last_positions():
    global saved_positions
    removed = saved_positions.pop()
    print("Removido: " + str(removed))
    print("Posições salvas: " + str(saved_positions))

def open_file():
    global saved_positions
    filename = filedialog.askopenfilename(initialdir="/", title="Selecionar Arquivo",
                                          filetypes=(("Arquivos de texto", "*.txt"), ("Todos os arquivos", "*.*")))
    with open(filename, "r") as file:
        data = file.read()
    saved_positions = eval(data)
    print("Arquivo aberto: " + filename)

def save_file():
    save_file = filedialog.asksaveasfile(mode='w', defaultextension=".txt")
    save_file.write(str(saved_positions))
    save_file.close()
    print("Arquivo salvo")

def instructions():
    print("1) Defina a porta COM do Arduino e clique em Enter. Encontre no Gerenciador de Dispositivos no Windows")
    print("2) Mova os servos do braço usando os sliders")
    print("3) Para gravar uma posição, clique em 'Gravar Posição'")
    print("4) Para reproduzir as posições gravadas, clique em 'Reproduzir Posições'")
    print("\nPara salvar o que gravou, vá em Arquivo > Salvar Arquivo.")
    print("Para abrir um arquivo salvo anteriormente, vá em Arquivo > Abrir Arquivo.")

window = Tk()
window.title("Controlador de Braço Robótico 2")
window.minsize(355, 300)

port_label = Label(window, text="Definir Porta:")
port_label.place(x=10, y=10)
port_input = Entry(window)
port_input.place(x=10, y=35)
port_button = Button(window, text="Enter", command=set_port)
port_button.place(x=135, y=32)

# Sliders para 5 servos
servo_sliders = []
servo_labels = []
for i in range(5):
    slider = Scale(window, from_=180, to=0)
    slider.place(x=70*i, y=100)
    servo_sliders.append(slider)
    label = Label(window, text=f"Servo {i+1}")
    label.place(x=70*i+10, y=80)
    servo_labels.append(label)

save_button = Button(window, text="Gravar Posição", command=save_positions)
save_button.place(x=10, y=220)
clear_last_button = Button(window, text="Limpar Última Posição", command=clear_last_positions)
clear_last_button.place(x=120, y=220)
clear_all_button = Button(window, text="Limpar Todas Posições", command=clear_all_positions)
clear_all_button.place(x=120, y=255)
play_button = Button(window, text="Reproduzir Posições", command=play_positions, height=3)
play_button.place(x=250, y=220)

# Menu
menubar = Menu(window)
filemenu = Menu(menubar, tearoff=0)
filemenu.add_command(label="Abrir Arquivo", command=open_file)
filemenu.add_command(label="Salvar Arquivo", command=save_file)
menubar.add_cascade(label="Arquivo", menu=filemenu)

editmenu = Menu(menubar, tearoff=0)
editmenu.add_command(label="Limpar última posição", command=clear_last_positions)
editmenu.add_command(label="Limpar todas posições", command=clear_all_positions)
menubar.add_cascade(label="Editar", menu=editmenu)

helpmenu = Menu(menubar, tearoff=0)
helpmenu.add_command(label="Como usar (imprime no console)", command=instructions)
menubar.add_cascade(label="Ajuda", menu=helpmenu)

window.config(menu=menubar)

while True:
    window.update()
    if port_opened:
        send_positions([s.get() for s in servo_sliders])

Código do Arduino para o Braço Robótico

#include 

Servo servo1;
Servo servo2;
Servo servo3;
Servo servo4;
Servo servo5;

int servoPositions[5];

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    servo1.attach(3);
    servo2.attach(5);
    servo3.attach(6);
    servo4.attach(9);
    servo5.attach(10);
}

void loop() {
    while (Serial.available()) {
        String input = Serial.readStringUntil('\n');
        servoPositions[0] = input.substring(0, 3).toInt();
        servoPositions[1] = input.substring(3, 6).toInt();
        servoPositions[2] = input.substring(6, 9).toInt();
        servoPositions[3] = input.substring(9, 12).toInt();
        servoPositions[4] = input.substring(12, 15).toInt();
    }
    servo1.write(servoPositions[0]);
    servo2.write(servoPositions[1]);
    servo3.write(servoPositions[2]);
    servo4.write(servoPositions[3]);
    servo5.write(servoPositions[4]);
    delay(500);
}

Peças Personalizadas e Caixas

O modelo de recorte para o papelão está disponível para download na seção de anexos.

Esquemático

O diagrama de ligação do circuito está disponível na seção de esquemáticos.