Um robô pianista que reproduz exatamente aquilo que foi planejado pelo usuário ao criar uma música, com notas, escala e o tempo musical. Assim é o PianoBot, o robô pianista 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.
Na prática, o robô recebe as informações e as interpreta por meio de um protocolo simplificado. Como resultado, ele toca piano movimentando os dedos e os braços artificiais, de acordo com a definição do usuário. Resumidamente, o PianoBot é composto por um software e uma mão mecânica que toca teclado.
Robô pianista foi criado durante a disciplina de Robótica Industrial
O projeto que resultou no PianoBot foi criado durante as aulas de Robótica Industrial, sob o comando do professor Lie Pablo Grala Pinto.
“A disciplina é dividida entre a carga horária teórica, que ocupa dois terços do tempo, e as atividades práticas”, explicou o professor do Insper. “É uma disciplina que atende a requisitos legais exigidos pelo Ministério da Educação, mas também conta com um projeto de tema completamente aberto.”
De acordo com o professor, a proposta é incentivar e desafiar os alunos na criação de um protótipo funcional. Nesse sentido, os robôs industriais se tornam capazes de montar peças. Contudo, os quatro alunos da turma resolveram seguir por outro caminho.
Ele ainda conta que os quatro integrantes do grupo tiveram a oportunidade de vivenciar um intercâmbio em 2023. “Andressa esteve na Austrália, Gabriella na Alemanha, Guilherme na França e Lucas na Itália”. O professor conta que, ao retornarem às aulas, os alunos se uniram em torno de um projeto inspirado (em parte), pela fascinação de Lucas pela música. “Foi em seu teclado, aliás, que o PianoBot foi testado. Também foi ele quem sugeriu a seleção de canções”, contou.
Para realizar o projeto prático, a equipe dividiu tarefas. Guilherme e Lucas realizaram a programação em Phyton. Lucas também assumiu o início da parte eletrônica do projeto. O código para a programação da interface do usuário e do microcontrolador chegou a mais de 250 linhas. Os alunos também tiveram a preocupação de desenvolver uma interface amigável para o usuário. Já Andressa ficou com a parte eletrônica, optando pela utilização de solenoides, formados por fios condutores distribuídos de forma cilíndrica, capazes de criar o campo magnético. Outro componente central para o funcionamento do robô é o Arduino, a plataforma que possibilita o desenvolvimento de projetos eletrônicos. Os alunos contam que a função principal, ao utilizar um Arduino, é controlar o fluxo de energia para as solenoides, que na prática, 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”, contou Andressa. Gabriella assumiu o trabalho mecânico do projeto.
“Começamos o projeto com antecedência, mas encontramos diversos desafios ao longo do desenvolvimento e terminamos perto do prazo final”, apontou 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”, exemplificou.
A mão robótica
De acordo com Lucas, o resultado é que “o usuário cria a música no teclado virtual programado em Python. Então, esses 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”, explicou.
A mão robótica conta com 12 dedos, sete que tocam as teclas brancas e cinco para as pretas. Em um primeiro momento, o robô pianista foi orientado a tocar apenas em uma das cinco escadas do teclado. No momento seguinte do projeto, incorporou toda a extensão do instrumento musical.
“Eles conduziram a pesquisa sozinhos, o mérito é todo deles”, contou 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”, avaliou.
A mão robótica ficará no laboratório de automação industrial do Insper.
