Projeto NEX: 6 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Olá pessoal, é o Natanael Prado de novo com mais um projeto incrível. Desta vez quero compartilhar com vocês, um projeto que venho fazendo há três anos, esse projeto é o meu robô chamado NEX. Então, primeiro, conheça a história por trás da minha criação.

A história por trás do projeto

Por muito tempo, um desejo esteve em mim. O desejo de criar um robô, mas não qualquer robô. Queria criar alguém que fosse mais do que um robô, que fosse um amigo, com personalidade e características únicas, e também que pudesse fazer parte de quem eu sou. O começo de quando esse desejo começou a nascer em mim, não sei ao certo; mas sei que apesar do tempo, isso nunca vai morrer em mim, porque foi mais do que um simples desejo, era uma meta de vida e um sonho a ser realizado. Foi quando comprei meu primeiro Arduino, um Arduino Mega 2560, e comecei a transformar meu sonho em realidade e mesmo que meu desejo parecesse um pouco louco ou até impossível, fui em busca do que queria realizar, correndo riscos e se aventurar no desconhecido. Foram cerca de três anos planejando e tornando minha concepção uma realidade. E agora, depois de anos de trabalho, meu robô ganhou vida !!!

Mas o que é um Arduino?

Em primeiro lugar, gostaria de apresentar para quem não conhece, o Arduino. Portanto, um Arduino é uma plataforma eletrônica de código aberto baseada em hardware e software fáceis de usar. As placas Arduino são capazes de ler entradas - luz em um sensor, um dedo em um botão ou uma mensagem do Twitter - e transformá-la em uma saída - ativando um motor, ligando um LED, publicando algo online. Você pode dizer à sua placa o que fazer enviando um conjunto de instruções para o microcontrolador da placa. Para fazer isso, você usa a linguagem de programação Arduino (baseada em Wiring) e o Arduino Software (IDE), baseado em Processing. O Arduino é tão fantástico e incrível, você pode fazer muitas coisas legais com ele, e você pode literalmente transformar seus sonhos em realidade com ele, como eu fiz ao criar meu robô, NEX.

O propósito de publicar este projeto não é simplesmente explicar em detalhes como fiz meu robô, mas sim inspirar e encorajar você a inventar e criar o que quiser, embora às vezes seus sonhos pareçam impossíveis. Então, o que estamos esperando? Vamos lá!

Suprimentos

www.arduino.cc/en/guide/introduction

Etapa 1: Materiais

Esta é a maioria das peças que usei para fazer meu robô:

• Arduino Mega 2560
• Shield Easy VR 3.0 + Microfone
• Blindagem do motor L293D
• Display aprimorado para Nextion de 3,5"
• 2 Micro Servo SG90 Tower Pro 9g
• Kit de chassi de robô redondo
• Sensor de distância ultrassônico HC-SR04
• 10000mAh Mi Power Bank
• Alto-falante 8Ω

Também usei outros tipos de materiais, como:

• Lata de leite (para fazer o corpo do NEX)
• Fios galvanizados (para fazer os braços do NEX)
• Cartão
• Pedaços de plástico
• Algumas tintas em spray

Etapa 2: da concepção à realidade

Como todo projeto começa em nossas mentes, é muito importante colocar sua ideia no papel antes de começar a construção de qualquer projeto, para já ter uma ideia de quais peças e materiais podem ser usados para transformar uma ideia em realidade. Levando isso em consideração, a imagem acima ilustra um dos primeiros esboços do meu robô, feito no início de 2019, onde é mostrada uma simulação da aparência do NEX no projeto final. Posteriormente, esta ilustração foi aprimorada e, conseqüentemente, teve algumas pequenas modificações. A imagem abaixo ilustra a vista 2D do projeto já atualizada, feita com o auxílio de um software gráfico no computador.

Etapa 3: Peças de NEX

Nesta seção irei mostrar e explicar algumas das peças mais importantes que usei para criar meu robô e também como elas podem ser usadas nos mais diversos projetos de robótica e Arduino. Então vamos lá!!

Vamos começar com esta peça, este é o Motor Shield L293D, é baseado no chip L293D e pode ser usado com o Arduino. Este escudo é muito interessante porque permite controlar motores com sua placa Arduino. É possível controlar até 4 motores CC, 2 servos ou 2 motores de passo simultaneamente. Usei este escudo para controlar os braços do NEX que funcionam com dois servo motores SG90, e também os dois motores DC que o fazem se mover.

Essa coisa se parece com dois olhos certo? mas não são, hahaha … Este é na verdade um módulo sensor ultrassônico HC-SR04 que pode ser usado com o Arduino, por exemplo, para medir a distância entre determinados itens, é capaz de medir distâncias de 2cm a 4m com grande precisão e preço baixo. Esses sensores também são conhecidos como transceptores e têm a capacidade de operar de forma semelhante a um sonar. Embora o sonar seja usado principalmente debaixo d'água, os transceptores de ultrassom podem ser usados no ambiente terrestre, com o ar como meio de transmissão. Além disso, os sensores de ondas ultrassônicas são comuns em aplicações industriais e médicas.

Este é o Servo Motor SG90, nada mais é que um motor com controle de posição angular, é: através de sinais PWM é possível comandar que o servo motor seja seu eixo até o ângulo determinado, podendo ir de -90º a 90º, ou seja, tem um grau de liberdade de 180º. Além disso, o servo motor SG90 é um dos mais populares quando se trata de Arduino ou Robótica Educacional. Isso ocorre porque ele tem um tamanho pequeno e torque adequado para a maioria das aplicações educacionais. No meu projeto, 2 servo motores foram usados, para mover os braços do NEX.

Este é o Display Nextion Enhanced NX4832K035, este display é muito poderoso, na verdade eu fiz a cara do meu robô usando este display. Inclui uma parte de hardware (uma série de placas TFT) e uma parte de software (o editor Nextion). O bom é que a placa Nextion TFT usa apenas uma porta serial para se comunicar.

Existem outras partes importantes que eu não tenho uma imagem aqui comigo, como o Easy VR Shield 3.0, este Shield é um módulo de reconhecimento de fala multiuso projetado para adicionar recursos de reconhecimento de fala versáteis, robustos e econômicos para quase qualquer aplicativo. Possui microfone e suporte para alto-falante de 8Ω, este Shield é muito importante para o meu robô porque me permite comunicar com o NEX, é como uma ponte entre o meu e o meu robô.

Outra parte muito importante é o Round Robot Chassis Kit, este kit inclui dois motores DC que controlam as rodas do NEX, para que meu robô possa se mover para frente, para trás, girar, ir para a direita e para a esquerda e assim por diante.

E por último, mas não menos importante, é claro, o Banco de Energia. Como meu robô é autônomo, ele precisa de uma bateria dentro dele para fornecer energia para o Arduino, então escolhi um Powerbank de 10000Mah para ele.

Etapa 4: Processo de Criação do NEX (Hardware)

A primeira etapa no processo de montagem do NEX foram os testes preliminares realizados para verificar a integração e a operação entre o Arduino Mega 2560, EasyVR 3.0 Shield e o L293D Motor Shield.

Concluída essa etapa, foi confeccionado o corpo do robô, para isso foi utilizada uma lata de leite ninho, que teve que ser cortada em algumas partes para fazer a fixação de algumas peças na mesma, além disso esta lata foi posteriormente lixada e pintada com tinta spray amarela.

Feito isso, o chassi robótico NEX foi montado, já que vem totalmente desmontado de fábrica. Foi necessário encaixar todas as partes do chassi além de fazer as devidas conexões elétricas do motor. Veja a imagem abaixo de um chassi já montado.

Com isso pronto, o sensor ultrassônico HC-SR04 foi posicionado estrategicamente sob este chassi e a lata de leite (corpo do robô) foi aparafusada em cima do chassi robótico previamente montado. Em seguida, os cabos foram conectados e fixados no corpo do NEX que faz a conexão entre os componentes internos para transformá-los em saídas ou entradas do lado de fora do corpo do robô, como o microfone, para a porta USB para ser recarregada e o Porta USB do Arduino. Veja a imagem abaixo:

Em seguida, dois servos motorizados foram adicionados ao corpo do robô, um em cada extremidade da lata e também o banco de potência de 10000mAh. Conforme mostrado na imagem abaixo.

Logo depois disso, o conjunto principal do robô composto pelo Arduino Mega 2560 + Shield EasyVR 3.0 + Motor Shield L293D previamente testado e funcionando foi adicionado ao corpo do NEX, e as conexões adequadas foram feitas entre as placas e outros periféricos. Conforme mostrado na fotografia abaixo.

Depois de fazer isso, a tela LCD Nextion de 3,5 polegadas foi conectada ao Arduino Mega 2560 e fixada na parte frontal do corpo do robô e, além disso, o alto-falante de 4Ω e 3W foi estrategicamente posicionado sob a tela LCD no corpo do robô. Finalmente, os braços NEX foram feitos e fios galvanizados foram usados para fazê-lo.

Etapa 5: Processo de criação do NEX (software)

Agora passando para a parte do software NEX. Para criar a face do robô NEX na tela do Nextion, um software de design gráfico e animação de código aberto chamado Krita foi usado pela primeira vez. Através dele você pode desenhar toda a arte do rosto do NEX, e também transformar cada imagem criada em um quadro para fazer parte do conjunto de animações faciais do NEX. Cada vez que o NEX fala ele exibe em sua tela um conjunto de imagens específicas para um determinado comando, girando a 30 FPS, ou seja, cada mensagem de voz que ele fala tem que estar em sincronia com o movimento de sua boca, por isso ele tomava muito cuidado ao fazer os NEX's sincronização labial para que os movimentos da boca não pareçam repetitivos e sem harmonia com o que ele está falando. Como a animação nada mais é do que uma sequência de imagens girando a uma determinada velocidade, o NEX possui cerca de cinco mil imagens capazes de girar em sequência em sua tela até o momento desta publicação. Esta foi certamente uma das partes mais trabalhosas e cansativas de todo o projeto, pois criar desenhos e animações do zero sem ter nenhum treinamento na área exige muito esforço e paciência. Mas não foi só isso, para tornar esse banco de imagens uma animação possível de ser executada pelo Arduino na tela do Nextion, foi necessário utilizar o software Nextion Editor que faz a criação de um arquivo.tft, que é gravado e inserido no um cartão micro SD para depois ser conectado à tela do Nextion e as imagens carregadas nele.

Para criar a voz do robô NEX foi usado como base a voz do autor que escreve este resumo expandido aqui. Através de diversos processos de modificação de voz utilizando o programa Audacity, foi possível criar uma voz característica para NEX. O próximo passo foi apenas carregar todos os comandos de voz criados, no EasyVR Shield, por meio do software EasyVR commander. No momento desta publicação, o NEX tinha 12 comandos de voz criados, bem como 12 mensagens de voz carregadas nele.

E foi assim que o robô NEX olhou ao final de seu processo de criação.

Etapa 6: Isso é tudo de pessoal

Isso é tudo folk, e como você pode ver, eu tentei resumir um projeto de três anos em um único Instructable, mas não é assim tão fácil hahaha … Mas a mensagem principal que eu queria passar aqui é que, não importa qual seja o seu sonho, e como parece difícil, se você acredita que é possível torná-lo realidade e não desistir desse sonho ele se tornará realidade !!

NEX e espero que tenham gostado deste projeto Instructable e obrigado a todos por lerem até aqui. Se você quiser saber mais sobre o NEX e sua incrível jornada, não esqueça de segui-lo em seu Instagram oficial: @nextherobot. É isso, tchau !! vejo vocês em breve com outros projetos bacanas !!;)