PenBot potrebbe sembrare il classico robotino per disegnare, ma è profodnamente diverso. Sì, perché i robot disegnatori sono solitamente piuttosto ingombranti, quindi potreste vederne uno su una scrivania, ma infilarne uno in uno zaino o in una tasca non è molto realistico. Questo perché queste macchine generalmente funzionano secondo principi simili a quelli delle stampanti 3D. I motori e i bracci scorrevoli di cui si avvalgono occupano molto spazio. Ma è questo l’unico modo per costruire un robot disegnatore? Certo che no! È forse l’approccio più semplice, ma c’è sempre un’altra via.

L’hacker Dorian Todd ha recentemente ideato un design molto creativo per un robot disegnatore diverso da qualsiasi altro in circolazione. È molto più complesso degli altri robot, quindi potrebbe non essere adatto a tutti gli utilizzi, ma quando le dimensioni contano, il PenBot Mini di Todd è difficile da battere. Il design unico conferisce a questo robot un ingombro pari a quello di una carta di credito, escludendo i bracci di disegno. Invece di affidarsi ai tradizionali sistemi di movimento cartesiani presenti nelle macchine CNC e nelle stampanti 3D, il PenBot Mini utilizza un meccanismo a cinque barre in miniatura. Due minuscoli servomotori montati sulla parte anteriore del robot controllano bracci di collegamento interconnessi che guidano la punta della penna sulla pagina. Questa insolita configurazione riduce drasticamente le dimensioni del robot, sebbene introduca anche una notevole complessità matematica.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Per rendere il design il più piccolo possibile, Todd ha abbandonato l’ingombrante hardware utilizzato nel suo precedente prototipo di PenBot. La macchina originale si basava su un Raspberry Pi e su assemblaggi meccanici molto più grandi, mentre il PenBot Mini utilizza una minuscola scheda di sviluppo Seeed Studio XIAO ESP32C6 come controller. Il microcontrollore integrato ha una potenza di elaborazione sufficiente per gestire i calcoli di cinematica inversa, gestire i buffer di disegno e comunicare con un computer host in tempo reale tramite USB-C. Con così tanti punti di snodo concentrati in un’area così piccola, anche un minimo gioco meccanico può compromettere la posizione della penna. Per ovviare a questo problema, Todd ha integrato cuscinetti miniaturizzati direttamente nelle articolazioni di collegamento per eliminare le oscillazioni e migliorare la precisione. Il telaio e i bracci sono stati modellati in CAD utilizzando dati precisi sui componenti forniti dal produttore, per garantire che ogni parte si adattasse perfettamente all’ingombro di una carta di credito.

Il corpo e i componenti strutturali del PenBot Mini sono stati realizzati con una stampante 3D utilizzando filamenti di qualità ingegneristica progettati per ridurre la flessione. Sono state inoltre impiegate tecniche di stampa multicolore per aggiungere dettagli visivi direttamente sui pezzi finiti. Un coperchio magnetico a scatto protegge il dispositivo durante il trasporto. Il firmware dell’ESP32 utilizza un algoritmo iterativo per perfezionare ripetutamente la posizione dei bracci necessari per posizionare la penna con precisione, compensando lo scostamento tra il punto di rotazione finale e la punta effettiva della penna. Un’applicazione desktop personalizzata in Python consente inoltre agli utenti di disegnare a mano libera o generare testo utilizzando font a tratto singolo. Il software esegue anche un controllo delle collisioni per impedire che i bracci del meccanismo assumano posizioni impossibili.

Sebbene il robot sia già in grado di produrre disegni piuttosto dettagliati, Todd afferma che le future revisioni potrebbero includere riduttori servoassistiti con ingranaggi e una geometria del meccanismo rivista per migliorare ulteriormente la precisione senza aumentare le dimensioni del dispositivo.

 

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