04 Montagem: imprimir, montar, ligar

Os utilizadores de unidades acabadas podem saltar esta página: a fábrica já imprimiu, montou, ligou e inspecionou a unidade (ver a secção de estado de fábrica no índice). Siga esta página apenas quando construir a partir de peças ou substituir componentes.

4.1 Impressão e inspeção

1. Imprima a placa inferior, o suporte do servo do ombro, o suporte do servo do cotovelo e o montante superior (1 de cada);
2. Verifique o contorno da base (~88 × 82 mm) e a altura total (~68 mm) com um paquímetro;
3. Experimente encaixar os horns de servo 25T nas respetivas ranhuras; fixe com parafusos apenas quando não houver bloqueio;
4. Pese cada peça impressa e registe o valor em hardware/v1/meshes/print_mass_model.json.

4.2 Preparação dos servos (zero do firmware e instalação dos horns)

1. Ligar e gravar primeiro: ligue ambos os servos, a IMU, a alimentação dos servos e a massa comum conforme a tabela em 4.4 (peças mecânicas ainda não montadas; o firmware principal precisa da IMU para arrancar), depois grave o firmware principal conforme a página 03, secção 3.1;
2. Ligar até ao zero do firmware: abra a porta série a 115200 (as ferramentas de série / a transferência do UartAssist estão na página 03, secção 3.3) e ligue; após o arranque, o firmware leva ambos os servos a q=0 (impulsos centrais 1681 / 1456 µs). Quando o registo mostrar servo start q: 0.00 0.00 rad e ready; send g to run (ou autorun on: ...), os servos estão no zero;
3. Desligar: corte a alimentação dos servos (o USB pode ficar ligado) e confirme que ambos os servos estão descarregados;
4. Instalar os horns: monte o horn do ombro de modo a que o braço superior fique vertical, e o horn do cotovelo de modo a que o antebraço fique alinhado com ele; aperte e verifique todo o curso à mão;
5. Convenção de direções (igual à do simulador): shoulder +q move o braço grande para −Y, elbow +q move o antebraço para +X; os valores por omissão do firmware são SERVO_SHOULDER_SIGN=-1, SERVO_ELBOW_SIGN=-1.

Os impulsos centrais 1681 / 1456 µs do firmware já incluem a reindexação do horn feita na calibração de fábrica — não conte os dentes: monte os horns no zero do firmware com o braço na vertical. Em alternativa (equivalente, opcional), escreva e na caixa de envio da série e prima Enter para colocar ambos os servos no centro elétrico de 1520 µs e monte aí (ver a tabela de comandos na página 03); de qualquer forma, o comando z da página 05 faz o ponto zero preciso final.

Montar no zero do firmware é apenas uma centragem grosseira (a estria do horn é discreta). O ponto zero preciso tem de ser definido após a montagem completa e a gravação do firmware principal (página 03) com a ferramenta de ponto zero da página 05: declare como q=0 a postura visualmente vertical (o z não usa a IMU e funciona em qualquer postura), depois grave os impulsos impressos no config.h e volte a gravar o firmware. Mesmo que o horn não tenha sido montado na perfeição, este ponto zero corrige-o; só quando um dos lados não tiver curso (o impulso satura em 500/2500 µs) é preciso tirar o horn e reindexar. O índice do horn determina como o curso se reparte entre os dois lados; os limites manuais do firmware (Q_SHOULDER_MIN/MAX) têm de corresponder ao curso real — não os alargue. Após o ponto zero, desloque todos os waypoints das sequências como descrito na página 05, caso contrário as posturas físicas de levantamento desviam-se.

4.3 Montagem da base e do braço

1. Fixe a placa inferior e o suporte do servo do ombro com parafusos M3 para formar a base (~68 mm de altura);
2. Instale o servo do ombro no suporte do ombro, com o horn voltado para cima;
3. Fixe o suporte do servo do cotovelo ao horn do ombro e aperte (forma o braço superior); instale o servo do cotovelo no suporte do cotovelo;
4. Ligue o montante superior (antebraço) ao horn do cotovelo;
5. Mova o braço para a vertical à mão (q≈0) e confirme que corresponde ao centro do servo.

4.4 Ligações

Dispositivo	Pino do ESP32-S3	Adaptador	Notas
Adaptador 3V3	3V3	Pino de sinal S1	outra extremidade no VCC da IMU (3.3 V)
Sinal do ombro	GPIO4	S4	PWM de 50 Hz
Sinal do cotovelo	GPIO5	S5	PWM de 50 Hz
SDA da IMU	GPIO6	Pino de sinal S6	outra extremidade no SDA da IMU; I²C 0x23, 100 kHz
SCL da IMU	GPIO7	Pino de sinal S7	outra extremidade no SCL da IMU; I²C 0x23, 100 kHz
GND da IMU	GND	— (direto)	massa comum
LED (opcional)	GPIO2	—	LED de estado
Entrada de alimentação 5 V	5V / GND	—	cabo 1-para-2: um ramo para o ESP32, outro para o V+/GND do adaptador para os servos
Alimentação dos servos	—	Terminal V+/GND	5 V / ≥5 A; tensões superiores têm de usar apenas este terminal, nunca o 5V do ESP32
S2 / S3	—	—	não ligados

Notas:

• O adaptador é um pass-through passivo: S1/S6/S7 transportam 3V3 / SDA / SCL nos respetivos pinos de sinal, S4/S5 transportam os sinais dos servos; confirme a ordem V+/GND/sinal de cada conector — a polaridade invertida destrói os servos ou a placa;
• Mantenha os fios I²C curtos e afastados dos fios dos servos; as pull-ups do módulo são de 3.3 V;
• Com uma fonte de 5 V pode alimentar o 5V/GND do ESP32 e derivar a mesma fonte para o V+/GND do adaptador para os servos; tensões superiores (6 V / 7.4 V) só podem alimentar o V+/GND do adaptador e o ESP32 tem de ser alimentado por USB;
• Com uma bateria de 5 V a alimentar o ESP32, pode manter o Type-C ligado: no esquema oficial do DevKitC-1, cada VBUS do USB chega à rede de 5V através de um díodo Schottky, pelo que não há realimentação e o USB funciona como dados (mais alimentação auxiliar). Numa placa clonada que omita o díodo, ou se não o puder confirmar, desligue o ramo de 5 V para o ESP32 durante a gravação e alimente-o por USB (opção 2);
• Alimentação durante a depuração / gravação (ambas são normais; escolha uma):
  1. a fonte de 5 V alimenta o ESP32 e os servos através do repartidor, o USB transporta apenas dados;
  2. mais simples de raciocinar: desligue o ramo de 5 V para o ESP32, alimente o ESP32 apenas por USB e deixe a fonte de 5 V alimentar só os servos. Use a opção 2 para gravar, monitorizar a série e calibrar com c; a opção 1 para funcionamento autónomo;
• Na primeira ligação, deixe os servos desligados, verifique a polaridade e a tensão de V+ com um multímetro, depois teste um servo e só depois ambos;
• Ordem de ligação: massa e sinais → fonte de 5 V (ESP32 e servos em conjunto) → USB para a porta série quando necessário. Inverta a ordem ao desligar.

4.5 Orientação de montagem da IMU

A IMU é fixa à base com parafusos (a sua orientação não é ajustável), pelo que o firmware ativa IMU_YAW90 e converte o vetor up no referencial da IMU para coordenadas do corpo:

up_body = (up_imu.y, -up_imu.x, up_imu.z)

Verificação da orientação mecânica (possível depois de montar os servos, antes de ligar): usando os eixos impressos no módulo IMU / documentados para ele,

• o eixo de saída do servo do ombro (o eixo onde monta o horn; também chamado eixo do horn ou eixo da engrenagem) aponta para o −Y da IMU;
• o eixo de saída do servo do cotovelo aponta para o +X da IMU.

De baixo para cima, os dois servos são ombro (inferior) → cotovelo (superior); não os troque ao montar os horns nem ao ligar.

Estas duas direções são os eixos do ombro e do cotovelo do corpo; se não corresponderem ao hardware, a IMU ou um suporte de servo está montado ao contrário — corrija antes de ligar.

Após a ligação, verifique de novo na página 06: na vertical obtém up≈(0, 0, 1); as quatro posturas deitadas estão listadas na tabela em 6.5.

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