O usuário cria a música em um aplicativo de computador por meio de um teclado virtual. Ele define as notas, a escala e o tempo da música. Essas informações são traduzidas em um protocolo simples e fácil para o robô, que então movimenta os dedos e os braços artificiais de acordo com a canção definida pelo usuário.
É assim que funciona o PianoBot, composto por um software e uma mão mecânica que toca teclado. O robô foi desenvolvido por quatro alunos do sétimo semestre de Engenharia Mecatrônica do Insper: Andressa Silva De Oliveira, Gabriella Kowarick Zullo, Guilherme Ricchetti Carvalho e Lucas Gabriel Mocellin Teixeira.
O projeto foi criado durante as aulas da disciplina de Robótica Industrial, ministrada pelo professor Lie Pablo Grala Pinto. “A disciplina é dividida entre a carga horária teórica, que ocupa dois terços do tempo, e as atividades práticas”, explica o docente. “É uma disciplina que atende a requisitos legais exigidos pelo Ministério da Educação, mas também conta com um projeto de tema completamente aberto.”
Os estudantes da turma são desafiados a apresentar um protótipo funcional, geralmente robôs industriais capazes de montar peças. Mas os quatro alunos seguiram um rumo diferente.
Os quatro fizeram intercâmbio no primeiro semestre de 2023 — Andressa esteve na Austrália, Gabriella na Alemanha, Guilherme na França e Lucas na Itália. Ao retornarem às aulas, resolveram se unir em torno de um projeto inspirado, em parte, pela fascinação de Lucas por música. Foi em seu teclado, aliás, que o PianoBot foi testado. Também foi ele quem sugeriu a seleção de canções.
A equipe dividiu tarefas. Guilherme e Lucas realizaram a programação em Phyton, e Lucas também contribuiu no início da parte eletrônica. O código, que envolve a programação da interface do usuário e do microcontrolador, chegou a mais de 250 linhas. O passo seguinte foi desenvolver uma interface amigável para o usuário.
Andressa cuidou do desenvolvimento da parte eletrônica. A solução utilizada foram solenoides, formados por fios condutores distribuídos em forma de cilindros e capazes de criar um campo magnético. Outro componente central para o bom funcionamento do robô é o Arduino, uma plataforma que possibilita o desenvolvimento de projetos eletrônicos. Por fim, a função principal é utilizar um Arduino para controlar o fluxo de energia para as solenoides, que representam os “dedos” do robô
“Toda segunda-feira, fazíamos uma reunião de brainstorming, em que avaliávamos o andamento e debatíamos resultados. Era importante que a parte mecânica avançasse à frente da eletrônica”, relata Andressa. O trabalho mecânico ficou a cargo de Gabriella.
“Começamos o projeto com antecedência, mas encontramos diversos desafios ao longo do desenvolvimento e terminamos perto do prazo final”, lembra Gabriella. “Desenvolvi duas versões para a garra, uma mais simples e outra mais sofisticada. Foi a que acabamos usando. Imprimi e cortei a laser, nos laboratórios do Insper, as peças que formam a garra. A montagem foi tranquila.”
Uma garra com 12 dedos
O resultado, em termos não leigos, é apresentado por Lucas da seguinte forma: o usuário cria a música por meio de um teclado virtual programado em Python. Então, seus inputs são convertidos em uma string simples e compacta, que será tratada e enviada para um arduino, que controla o acionamento dos dedos, e um UR5, que controla o movimento do braço robótico.
A mão robótica tem 12 dedos — sete para tocar as teclas brancas, cinco para as pretas. Em um primeiro momento, ele foi orientado a tocar apenas em uma das cinco escadas do teclado. Depois, seguiu para toda a extensão do instrumento.
“Eles conduziram a pesquisa sozinhos, o mérito é todo deles”, relata o professor. “Os alunos foram criativos na escolha do tema e organizados na divisão de tarefas. Precisaram se aprofundar na parte teórica e resolver desafios técnicos. O resultado ficou muito satisfatório.”
Agora, a mão robótica ficará no laboratório de automação industrial, apelidado pelos alunos de “pré-sal”, por se situar no subsolo. “Os colegas se divertiram nos vendo desenvolver o projeto e fizeram fila para tocar uma música usando o PianoBot”, conta Gabriella. “O projeto despertou curiosidade. E acabou sendo divertido de desenvolver”, conclui Andressa.
Fontes:
Texto: Tiago Cordeiro/Insper.edu.br
Fotos: Divulgação Insper.edu.br
Link da matéria: https://www.insper.edu.br/noticias/estudantes-de-engenharia-mecatronica-criam-robo-que-toca-piano/
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