Vimos mais do que o nosso quinhão de bots de equilíbrio aqui no Hackster Information ao longo dos anos, mas de alguma forma, eles parecem nunca envelhecer. Há algo inerentemente cativante em assistir uma coleção de motores e sensores lutando contra a gravidade em tempo actual – e vencer.
De vez em quando, alguém constrói um bot de equilíbrio com um toque incomum que o torna especialmente interessante. Andrea Favero acaba de fazer isso com um robô que ele chama MirrorBallBot que usa visão computacional e um espelho para manter uma bola equilibrada em uma plataforma inclinável.
Um PCB personalizado mantém tudo organizado (📷: Andrea Favero)
Favero queria uma plataforma de balanceamento grande, mas não queria uma máquina superdimensionada. Isso tornou as coisas difíceis – mesmo com um Raspberry Pi Digital camera Module 3 Huge, alcançar um campo de visão suficientemente grande exigia que ele posicionasse a câmera bem longe do alvo. Inspirado pela forma como um espelho duplica efetivamente a distância de visão, ele montou um no caminho óptico do robô. Isto proporcionou um aumento digital na distância da câmera que expande o campo de visão em cerca de 60%, mantendo o robô compacto.
Além do modo de balanceamento padrão, Favero adicionou outro recurso que ele chama de modo “seguidor de dedo”. Usando uma tela sensível ao toque de 7 polegadas, o sistema rastreia a posição do dedo do usuário e direciona continuamente a bola para permanecer embaixo dele. Assistir a bola perseguindo a ponta do dedo em movimento em tempo actual cria uma experiência interativa que proporciona entretenimento sem fim.
Na frente do {hardware}, um Raspberry Pi 4 Modelo B serve como controlador central, lidando com visão computacional, cálculos de cinemática inversa, controle PID e interface gráfica touchscreen. As tarefas de controle de movimento são distribuídas entre três placas RP2040-Zero, cada uma responsável por acionar um motor de passo por meio de um driver TMC2209.
Montagem do {hardware} dentro do gabinete (📷: Andrea Favero)
A comunicação entre as placas Raspberry Pi e RP2040 ocorre por meio de um protocolo I2C personalizado desenvolvido especificamente para o projeto. Os comandos são transmitidos como pequenos pacotes contendo dados de velocidade e movimento, e os RP2040 usam seu {hardware} de E/S programável para gerar pulsos de passo altamente precisos. Um sinal de sincronização dedicado garante que todos os três motores comecem a se mover simultaneamente, evitando movimentos indesejados da plataforma durante correções rápidas.
Os usuários podem ajustar os parâmetros PID em tempo actual por meio de controles deslizantes na tela, experimentar caminhos de movimento predefinidos, criar trajetórias personalizadas desenhando diretamente na tela sensível ao toque e realizar calibração automática de cores da bola que analisa a cena para otimizar o rastreamento da visão computacional.
Favero forneceu extensa documentação para quem deseja construir seu próprio MirrorBallBot.