lunes, 27 de octubre de 2014

La robótica. Sofía Alzate Ossa

Robótica

La robótica es la ciencia de ingeniería y la tecnología de los robots (entendiendo al robot como una máquina capaz de realizar tareas de manera autónoma o semiautónoma), relacionada con la electrónica, la mecánica y el software. Es una ciencia cada vez más popular por desarrollar verdaderas inteligencias capaces de realizar muchas labores humanas o simplemente facilitarlas. La robótica se encarga no sólo de diseñar robots, sino también de fabricarlos, aplicarlos y disponerlos estructuralmente..
La robótica es una ciencia o rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia. Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica o la informática.

¿Qué es un robot?


Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto es por lo general un sistema electro-mecánico que, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio.
La palabra robot puede referirse tanto a mecanismos físicos como a sistemas virtuales de software, aunque suele aludirse a los segundos con el término de bots

Aunque las historias sobre ayudantes y acompañantes artificiales, así como los intentos de crearlos, tienen una larga historia, las máquinas totalmente autónomas no aparecieron hasta el siglo XX. El primer robot programable y dirigido de forma digital, el Unimate, fue instalado en 1961 para levantar piezas calientes de matel de una máquina de tinte y colocarlas.

Un robot es una entidad virtual o mecánica artificial. En la práctica, esto es por lo general un sistema electromecánico que, por su apariencia o sus movimientos, ofrece la sensación de tener un propósito propio. La independencia creada en sus movimientos hace que sus acciones sean la razón de un estudio razonable y profundo en el área de la ciencia y tecnología. La palabra robot puede referirse tanto a mecanismos físicos como a sistemas virtuales de software, aunque suele aludirse a los segundos con el término de bots

Leyes de la robótica

1.  Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño.
2.  Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la 1ª Ley.
3.  Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la 1ª o la 2ª Ley

Clases de robots
Poliarticulados.
Bajo este grupo están los robots de muy diversa forma y configuración cuya característica común es la de ser básicamente sedentarios -aunque excepcionalmente pueden ser guiados para efectuar desplazamientos limitados- y estar estructurados para mover sus elementos terminales en un determinado espacio de trabajo según uno o más sistemas de coordenadas y con un número limitado de grados de libertad". En este grupo se encuentran los manipuladores, los robots industriales, los robots cartesianos y algunos robots industriales y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetría vertical o deucir el espacio ocupado en el suelo.

Móviles.-
Son robots con gran capacidad de desplazamiento, basada en carros o plataformas y dotada de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores.
Las tortugas motorizadas diseñadas en los años cincuenta, fueron las precursoras y sirvieron de base a los estudios sobre inteligencia artificial desarrollados entre 1965 y 1973 en la Universidad de Stranford.
Estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctr icamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos y están dotados de un nivel relativamente elevado de inteligencia.

Androides.-
Son robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemático del ser humano. Actualmente los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados y sin utilidad práctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentación.
Uno de los aspectos más complejos de estos robots, y sobre el que se centra la mayoría de los trabajos, es el de la locomoción bípeda. En este caso, el principal problema es controlar dinámica y coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultáneamente el equilibrio del robot .

Zoomórficos.-
Los robots zoomórficos, que considerados en sentido no restrictivo podrían incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos.
A pesar de la disparidad morfológica de sus posibles sistemas de locomoción es conveniente agrupar a los robots zoomórficos en dos categorías principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los robots zoomórficos no caminadores está muy poco evolucionado. Cabe destacar, entre otros, los experimentados efectuados en Japón basados en segmentos cilíndricos biselados acoplados axialmente entre sí y dotados de un movimiento relativo de rotación. En cambio, los robots zoomórficos caminadores multípedos son muy numeroso y están siendo experimentados en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos vehículos terrenos, piloteando o autónomos, capaces de evolucionar en superficies muy accidentadas. Las aplicaciones de estos robots serán interesantes en el campo de la exploración espacial y en el estudio de los volcanes.

Híbridos.-
Estos robots corresponden a aquellos de difícil clasificación cuya estructura se sitúa en combinación con alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjunción o por yuxtaposición. Por ejemplo, un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, e s al mismo tiempo uno de los atributos de los robots móviles y de los robots zoomórficos. De igual forma pueden considerarse híbridos algunos robots formados por la yuxtaposición de un cuerpo formado por un carro móvil y de un brazo semejante al de los r obots industriales. En parecida situación se encuentran algunos robots antropomorfos y que no pueden clasificarse ni como móviles ni como androides, tal es el caso de los robots personales.

¿Cómo hacer un Robot?
Partes de robot

Para la fabricación de nuestros robots se puede utilizar cualquier tipo de alimentación, ya sean pilas alcalinas o baterías recargables en cualquiera de sus modalidades. Lo que hay que tener en cuenta son los principales parámetros de cada tipo de batería, ya que todas ellas tienen diferentes características. De esta manera  podremos elegir la batería que mejor se adapta a nuestra aplicación.

Descripción: http://3.bp.blogspot.com/-36iZR2W15vY/US6CmWjPvVI/AAAAAAAAAJo/C7HRq8cBEV0/s1600/diferentes+tipos+baterias.jpg
Diferentes baterías en el mercado

Tensión nominal

El primer parámetro a tener en cuenta es el voltaje de alimentación:
·                               Pilas alcalinas y demás: 1.5V nominales por elemento.
·                               Baterías de níquel cadmio (Ni-Cd): 1.2V. Descarga 1.1V y carga 1.4V nominales por elemento.
·                               Baterías níquel metal hidruro (Ni-MH): 1.2V. Descarga 1.1V y carga 1.4V nominales por elemento.
·                               Baterías de polímeros de litio (Li-Po): 3.7V. Descarga 3.2V y carga 4.2V nominales por elemento.
·                               Baterías de Litio Hierro (LiFe-Po): 3.2V. Descarga 3V y carga 3.6V nominales por elemento.

Nuestros robots, tanto el basado en Pingüino como el basado en Baby Orangutan, utilizan una alimentación de 5V para la electrónica, mientras que los motores los podemos alimentar a una tensión algo mayor (los motores de Pololu se alimentan a 6V, aunque aguantan algo más). Por otra parte, los 5V de la electrónica los sacaremos de la salida de un regulador de tensión, que necesita a su entrada una tensión algo mayor. Con esta información podemos saber el número de elementos que necesitaremos para nuestra batería. Por ejemplo, si elegimos una batería Li-Po, necesitaremos una de dos elementos, que proporcionará 7.4V.


Capacidad de la batería

La capacidad de la batería es otro parámetro importante, ya que está directamente relacionada con las horas que va a durarnos la batería antes de que la tengamos que volver a cargar.Aunque en realidad para nuestros robots este parámetro tampoco es muy decisivo, ya que las pruebas que tienen que realizar durarán unos pocos minutos. En cambio, donde sí es importante este parámetro es en las aplicaciones de aeromodelismo, ya que de él dependerá directamente la autonomía de vuelo de los aviones.

La capacidad de una batería se suele expresar en mAh (mili Amperio hora). Por ejemplo, una batería de 1000mAh, que es un valor muy habitual, podrá proporcionar una intensidad de 1000mA durante una hora antes de agotarse. Por supuesto, si el consumo es menor, la batería durará más tiempo. La misma batería de antes conectada a un circuito que consuma 500mA durará 2 horas, mientras que si el circuito consume 100mA durará hasta 10 horas. Por contra, si el circuito consume más, por ejemplo 2000mA, la batería durará tan sólo media hora. 

Por tanto queda claro que la duración de una batería depende de dos cosas:
·                               La capacidad de la batería (expresada en mAh)
·                               El consumo del circuito que alimenta la batería

Podemos calcular la duración de una batería de una determinada capacidad, si conocemos el consumo del circuito que va a alimentar, mediante la siguiente ecuación:

Descripción: http://4.bp.blogspot.com/-yCgY1B1S19A/US6DOaBdLFI/AAAAAAAAAJw/5VX3beEukZ4/s1600/Ecuacion+duracion+bateria.jpg

Tasa de descarga

Continuamos poniendo como ejemplo la batería de 1000mAh del apartado anterior. Hemos visto que si la conectamos a un circuito que consuma 1000mA, tardará una hora es descargarse, y si el consumo es de 2000mA, tardará media hora. Con la ecuación que hemos visto antes, si el consumo es de 10A, se descargará en sólo 6 minutos, y si el consumo fuera de 100A, lo haría en menos de un minuto. Pero la pregunta que nos surge es: ¿esta ecuación se puede aplicar siempre o existe algún límite de corriente que puede entregar una batería sin sufrir daños? Y la respuesta es que sí, por supuesto que existe un límite, que viene expresado por un parámetro que se llama C.

Una batería de 1000mAh y 1C será capaz de proporcionar una intesidad máxima de 1000mA. En cambio, si la batería es 2C, será capaz de proporcionar el doble de intensidad, hasta 2000mA. Por supuesto, cuando esto ocurra, la batería no tardará una hora en descargarse, sino media hora. Si la batería es de 5C, será capaz de entregar hasta 5000mA, es decir, 5A, aunque si esto sucediera duraría tan sólo 12 minutos.

No todos los tipos de baterías admiten valores altos de C. Por ejemplo, las batería de níquel cadmio únicamente admiten valores de 1C. Sin embargo, existen baterías de polímeros de litio con valores muy altos de C, como 10C, 20C o hasta 50C.


Peso

El último parámetro (aunque no menos importante) es el peso, concretamente la relación entre tamaño, peso e intensidad proporcionada en Amperios/hora. Esto es fundamental para nuestros robots, puesto que como vimos en la entrada anterior, para poder utilizar micromotores con poca reductora necesitamos que el robot sea muy ligero. En este aspecto destacan sobre las demás las baterías Li-Po (polímeros de litio), que son realmente pequeñas y ligeras comparadas con las demás tecnologías.


Ventajas e inconvenientes de cada tipo:

Ahora que ya conocemos los parámetros más importantes de las baterías, vamos a analizar los pros y los contras de cada tipo de alimentación:
·                                Pilas alcalinas: Hay que desecharlas tras su utilización. Se utilizan en dispositivos de bajo consumo. Obligan a usar porta pilas al no poder ser soldadas sin dañarlas.
·                               Baterías níquel cadmio (Ni-Cd): Tienen efecto memoria, es decir, si se descargan parcialmente cada vez que se utilizan y luego se cargan, llega un momento en que no admiten la carga máxima. Este efecto es relativamente rápido. Se destruyen fácilmente con largos almacenamientos, tienen una auto descarga del 10% en las primeras 24 horas, y después sobre un 2,5% al día, disminuyendo con el tiempo. Se pueden unir elementos entre sí mediante soldadura. Se prohibió su uso en 2008 por su poder contaminante.
Descripción: http://2.bp.blogspot.com/-VzC99ETJ3KQ/UTFZgp_gaYI/AAAAAAAAAMc/MV_AzYifdYc/s1600/bateria+Ni-Cd+3.jpg
Batería Ni-Cd  de 6 elementos (7.2V) y 400mAh

·                               Baterías metal hidruro (Ni-MH): Mucho menos efecto memoria que las de Ni-Cd, que se soluciona mediante dos o tres ciclos de descarga y carga si la batería es nueva y su tensión no ha bajado de 0,9 V. (descarga profunda). Auto descarga del 15% al 20% mensual, mayor que las de Ni-Cd. Las baterías Ni-MH doblan el tiempo de uso a las Ni-Cd con los mismos tamaños. Más sensibles que las Ni-Cd al calor. Altas corriente de carga y descarga.
Descripción: http://4.bp.blogspot.com/-YEotPDGP_TQ/US6GGPapR4I/AAAAAAAAALI/8-b4T0qzfDk/s1600/bateria-ni-mh-aa-pilas-3-6-v-800-mah.jpg
Batería Ni-MH  de 3 (3.6V) elementos y 800mAh
·                               Baterías Li-Po: No tienen efecto memoria. Pesan del 20% al 35% menos que las de Ni-MH o de Ni-Cd. No tienen efecto auto descarga. El almacenamiento puede ser prolongado siempre que se mantengan a una tensión del 75% de la nominal. Se estropean si bajan de 3 V. Altas corrientes de carga (2 .. 5 C) y descarga (20 .. 50C).Tienen la mala costumbre de explotar si se les exige por encima de sus posibilidades
Descripción: http://1.bp.blogspot.com/-Ci15B57zoMw/US6Hu1ThjPI/AAAAAAAAALY/0kArCP20Zh0/s1600/pack-bateria-li-po-37v-150-mah+recortado.jpg
Batería Li-Po de 1 elemento (3.7V), 150mAh y 20C

Descripción: http://3.bp.blogspot.com/-fd5GxCHwv3E/US6Hu7BPgOI/AAAAAAAAALU/2mWDySqkQqw/s1600/bateria+li-po+recortada.jpg
Batería Li-Po de 3 elementos (11.1v), 2100mAh y 20C

Como se puede observar en la imagen de arriba, las baterías Li-Po de más de un elemento disponen de dos conectores diferentes: el conector clásico con cables rojo y negro, que es el de alimentación, y otro conector con más cables. Este es el conector de balanceo o equilibrado, y se utiliza para equilibrar la tensión de los diferentes elementos que componen la batería, ya que para que funcione correctamente y no sufra daños la diferencia de tensión entre los elementos de la batería debe ser inferior a 0.1V. El equilibrado de los elementosse consigue mediante un cargador especial, como veremos al final de esta entrada.

·                               Baterías LiFe-Po: Relativamente nuevas, mejoran las cualidades de las de Li-Po: más corriente de carga y descarga, han perdido la costumbre de explotar, etc. Como inconveniente, el aumento de peso respecto de las de Li-Po y su menor tensión nominal.

Teniendo en cuenta todo esto, para los robots de nuestro taller nos decantamos por las baterías Li-Po, principalmente por su poco peso y alta intensidad. En concreto, utilizaremos baterías Li-Po de 1000mAh y dos elementos (se suele representar como 2S), lo que proporcionará una tensión nominal de 7.4V, perfecta para alimentar los motores y para atacar a la entrada del regulador de tensión de la placa electrónica.

Si lo que se quiere es reducir todavía más el peso del robot, se puede utilizar una batería Li-Po de un elemento (1S). El problema es que esta batería proporciona únicamente una tensión de 3.7V, insuficiente tanto para los motores como para la electrónica. Esto se puede solucionar añadiendo un multiplicador de tensión, que aumenta la tensión entregada por la batería hasta el valor que deseemos (dentro de un límite, por supuesto). Por ejemplo, la empresa Pololu comercializa el siguiente multiplicador de tensión: 
Descripción: http://3.bp.blogspot.com/-gd1q2AJIQQ8/US6ENIWrlqI/AAAAAAAAAJ8/a4g4icXbpSo/s1600/Multiplicador+tension.jpg
Multiplicador de tensión de 2.5V a 9.5V de Pololu

Este multiplicador de tensión es un circuito electrónico realmente pequeño que es capaz de obtener una tensión de salida variable mediante potenciómetro entre 2.5V y 9V a partir de una tensión de entrada mínima de 1.5V, por lo que es ideal para usarlo con una batería Li-Po de un elemento (3.7V). El único inconveniente de este multiplicador es que la corriente máxima que puede entregar es de 2A, lo que puede venir un poco justo si utilizamos los micromotores de Pololu 10:1 HP, ya que estos motores tenían un consumo en paro de 1.6A cada uno.


Cargadores

La elección de un buen cargador es casi tan importante como la de la propia batería, ya que cargar una batería es un proceso complicado, y no todos los cargadores lo hacen igual de bien. Además, cada tipo de batería ha de cargarse con su cargador específico debido a que sus intensidades y curvas de carga son diferentes. Como vimos anteriormente, para las baterías Li-Po de varios elementos hay que tener en cuenta que la mayoría de ellas disponen de un conector de equilibrado, que se utiliza para equilibrar la tensión de los diferentes elementos par evitar que cada elemento se cargue a una tensión diferente y sufran daño cuando trabajen juntos. Por tanto, para las baterías Li-Po nos encontraremos en el mercado cargadores que solamente cargan y cargadores que además equilibran los elementos, y que evidentemente son más caros.

Descripción: http://3.bp.blogspot.com/--n_2rgc2h28/US6QWctzq6I/AAAAAAAAALs/4zj0nIB4egM/s1600/cargador.jpg

Cargador sin equilibrador para baterías Li-Po de 1 a 4 elementos

Por último comentar que en los últimos años han ido apareciendo cargadores universales a buenos precios que sirven para cargar la mayoría de modelos de baterías, además de realizar el equilibrado.

Descripción: http://1.bp.blogspot.com/-z4ItHF2tvZw/US6EOR5msKI/AAAAAAAAAKg/GEimCRaIOeQ/s1600/cargador+universal.jpg

Cargador universal Ultra Duo Plus 60 del fabricante Graupner
Por ejemplo, el cargador de la imagen es capaz de cargar y equilibrar baterías Ni-Cd, Ni-MH, Li-Po o Li-Fe de hasta 7 elementos. Además,  puede cargar dos baterías al mismo tiempo, como se observa en la imagen. Eso sí, el precio es bastante alto: 380€ en la página web del fabricante.

Pues esto es todo lo que os queríamos contar acerca de las baterías que podemos utilizar en robótica. En la siguiente entrada comenzaremos a analizar la electrónica que utilizaremos en nuestros robots: microcontroladores, sensores de infrarrojos y drivers de potencia. ¡Hasta pronto!
MIÉRCOLES, 16 DE ENERO DE 2013
Continuamos describiendo las partes que formarán nuestros robots velocistas y rastreadores. En esta entrada vamos a hablar de los elementos encargados de mover nuestro robot: los motores y las ruedas.

Motores

En principio uno podría pensar que la elección de los motores es muy sencilla: se utiliza un motor de corriente continua y ya está. Pero eso no es así. Los motores de continua tienen dos grandes inconvenientes: giran demasiado rápido y, sobre todo, tienen muy poca fuerza. Por tanto, lo que debemos hacer es bajar la velocidad de un motor de continua y aumentarle la fuerza. Eso se consigue añadiéndole al motor una reductora, que no es más que un conjunto de engranajes. Y ahora viene la pregunta: ¿dónde puedo conseguir un motor de continua con reductora? Pues bien, tenemos dos posibilidades: podemos utilizar un servomotor trucado o bien adquirir unmotor con reductora específico para robótica. Veamos los dos casos.

Servomotor trucado

Descripción: http://2.bp.blogspot.com/-0-PkXKmRg4o/UOsTHnB1GZI/AAAAAAAAAGk/orrPS6gQlsg/s1600/interior_servo.jpg
Estructura de un servomotor
(Klugers.net)
Un servomotor es un tipo de motor especial que permitecontrolar la posición en la que se ubica y mantenerse estable en dicha posición. Se utiliza frecuentemente en robótica y aeromodelismo. Generalmente este tipo de motores tiene unángulo de giro limitado, que suele ser de 180º.

Internamente un servomotor está formado por los siguiente elementos:

- Un motor de continua
- Un conjunto de engranajes (reductora)
- Una circuitería electrónica junto con un potenciómetro

Como hemos explicado antes, el conjunto de engranajes se utiliza para reducir la velocidad y al mismo tiempo aumentar el par del motor de continua. Por otro lado, el potenciómetro se utiliza para conocer la posición del servomotor, y la circuitería electrónica sirve para poder controlar dicha posición aplicando una serie de pulsos.

A nosotros no nos interesa la electrónica del servomotor, ya que el control del motor lo vamos a hacer desde nuestro microcontrolador. Por tanto, para trucar el servomotor tenemos que hacer dos cosas: eliminar la limitación de girar solamente 180º y eliminar toda la electrónica del interior. De esta forma, habremos transformado un servomotor en un motor de continua con reductora. Existen varias páginas web que explican cómo hacer este trucaje. Una de ellas la tenéis en el siguiente enlace: cómo trucar un servomotor.

Algunos de los modelos de servomotores más utilizados para estas aplicaciones son el Futaba S3003 y el Hitec HS-311 (o alguno similar a estos dos). Aunque son opciones válidas, todos ellos presentan el mismo inconveniente: tienen una reductora grande, lo que les proporciona bastante fuerza pero poca velocidad. Esto se convierte en un inconveniente bastante importante si queremos fabricar robots para participar en una competición de velocidad, como es nuestro caso. Por eso, para construir robots velocistas o rastreadores recomendamos utilizar micromotores de continua con reductora, en vez de servomotores trucados.
                       Descripción: http://2.bp.blogspot.com/-M9l5H54slsI/UOsUTqhZWAI/AAAAAAAAAGw/_9ddAdFTY9U/s1600/Futaba3003.jpg
                Servomotor Futaba S3003

Descripción: http://2.bp.blogspot.com/-yYraTxTffsg/UOsVJt07F-I/AAAAAAAAAHA/T-roz5cefjw/s1600/hitec-hs311-servo.jpg
Servomotor Hitec HS-311

Micromotor de continua con reductora

La segunda posibilidad, y la más recomendable, es adquirir un micromotor de continua con reductora especialmente diseñado para robótica. La empresa Pololu, fabricante del famoso robot 3Pi y del controlador Orangután, fabrica también todo tipo de accesorios para robótica, incluyendo motores y ruedas.

Descripción: http://1.bp.blogspot.com/-9surxiISb_o/UO1rh2w0pNI/AAAAAAAAAIA/G8CjG6QuvfE/s1600/pololu5.jpg
Conjunto de motores para robótica de la empresa Pololu

Para los robots de nuestro taller nos interesan los motores más pequeños, llamados Micro Metal Gearmotors. Son motores muy pequeños y ligeros, pero que pueden llegar a ser muy rápidos. Por tanto son perfectos para construir nuestros robots, que tendrán que competir en un concurso de velocidad.

Descripción: http://3.bp.blogspot.com/-x0ypI3t_SwA/UO1prdIHqAI/AAAAAAAAAHk/Mr-F65vcZCQ/s1600/pololu.jpg
Micro Metal Gearmotor de Pololu

Dentro de los Micro Metal Gearmotors existen diferentes modelos con diferente valor de reductora. Es muy importante que elijamos correctamente el valor de reductora, puesto que una reductora demasiado grande haría que nuestro robot se moviera más despacio, pero una reductora demasiado pequeña haría que el motor no tuviera fuerza suficiente para mover el robot. Por tanto, como es lógico, la reductora a elegir dependerá del peso de nuestro robot. Las diferentes reductoras que ofrece el fabricante son: 5:1, 10:1, 30:1,   50:1, 75:1, 100:1, 150:1, 210:1, 250:1, 298:1 y 1000:1. A continuación os mostramos una tabla comparativa con las principales características de algunos de ellos:

Tipo motor
Consumo parado (6V)
Velocidad
(6V)
Par motor
(6V)
Reductora
10:1 micro HP
1600 mA
3000 rpm
0.3 Kg-cm
10:1
30:1 micro HP
1600 mA
1000 rpm
0.6 Kg-cm
30:1
50:1 micro HP
1600 mA
625 rpm
1.1 Kg-cm
50:1
10:1 micro
360 mA
1300 rpm
0.2 Kg-cm
10:1
50:1 micro
360 mA
250 rpm
0.5 Kg-cm
50:1


Para poder competir en condiciones en un concurso de velocidad, lo ideal sería utilizar los micromotores con reductora 10:1 HPpero para eso nuestro robot debe pesar como máximo unos 125 gramos. Si nuestro robot pesa más, tendremos que utilizar motores 30:1 HP 50:1 HP.

En nuestro caso, para los robots que vamos a construir con el controlador Baby Orangutan utilizaremos los motores 10:1 HP. Sin embargo, para los robots que fabricaremos basándonos en Pingubot, utilizaremos los motores 30:1 HP, ya que estos robots serán algo más pesados, debido a que la electrónica no es tan compacta, puesto que es de fabricación casera.

Hay que tener especial cuidado con el consumo que los motores HP (high power) presentan en paro, ya que es de 1600mA. Teniendo en cuenta que nuestro robot lleva dos motores, si por cualquier motivo el robot se saliera de la pista y chocara contra una pared y no pudiera avanzar, el consumo del los motores podría llegar a los 3.2A.

Una ventaja de este tipo de motores es que disponen de varios accesorios, como un soporte para engancharlos al chasis, o un encoder que se acopla perfectamente con el motor y la rueda.

                      Descripción: http://4.bp.blogspot.com/-1z9BR9GGXOw/UO8XGeTo7AI/AAAAAAAAAIc/M5HYnZflYx8/s1600/motor+con+encoder.jpg
                         Conjunto motor + encoder + rueda

Descripción: http://2.bp.blogspot.com/-kPRF38UdnpE/UO8XCfWp4KI/AAAAAAAAAIU/mt-TGnGHXhQ/s1600/soporte+motor.jpg

Micromotor con soporte para chasis

Ruedas

Las ruedas son otro elemento muy importante de nuestros robots, por lo que la elección la debemos hacer con cuidado. Podemos tener unos motores muy potentes, pero si las ruedas no son las adecuadas, el robot no se moverá como queremos.

La primera pregunta que nos hacemos es: ¿de qué tamaño deben ser las ruedas? Como suele pasar en estos casos, no existe una solución perfecta. Una rueda de diámetro grande proporcionará al robot mayor velocidad, ya que por cada vuelta de la rueda el robot avanzará mucha distancia. Pero al mismo tiempo levantará mucho al robot del suelo, por lo que el centro de gravedad quedará más alto, haciéndolo más inestable al tomar las curvas. Por contra, una rueda con diámetro menor proporcionará menos velocidad, pero el robot irá más cerca del suelo, y por lo tanto será más estable.

Por tanto, el tamaño de la rueda está muy relacionado con la elección del motor. Si vas a utilizar servomotores trucados, que son más lentos, lo recomendable sería una rueda grande (6-8 cm de diámetro). En caso de usar un micromotor como el 10:1 HP, que tiene velocidad de sobra para nuestro propósito, lo recomendable es utilizar una rueda más pequeña (3-4cm de diámetro), que proporcionará mayor estabilidad.

Otro aspecto a tener en cuenta es el diámetro del agujero para el eje, que debe ser del mismo tamaño que el eje del motor.  Los micro metal gearmotors tienen un eje de 3mm de diámetro, por lo que tendremos que buscar ruedas con el mismo tamaño de eje.

En nuestro taller, como vamos a fabricar varios robots, vamos a probar con varias ruedas diferentes, para ver cuál de ellas proporciona mejores resultados. Las ruedas que hemos elegido son las siguientes:

Descripción: http://4.bp.blogspot.com/-D7pAemdFW_8/UO8cnRm71lI/AAAAAAAAAIw/E011DF8POD4/s1600/rueda1.jpg
Rueda Pololu de 42x19mm
Rueda Pololu de 42x19mm. Está diseñada por la empresaPololu, y por tanto encaja muy bien en el eje de los micromotores. Es un poco grande y pesada, pero tiene la ventaja de que la llanta tiene una serie de muescas preparadas para acoplarles un encoder del mismo fabricante. Esto es muy útil para programar un algoritmo que permita al robot aprenderse el camino, para poder acelerar  o reducir según el trazado.


Descripción: http://2.bp.blogspot.com/-P0_q9Yy61qk/UO8cnTB96FI/AAAAAAAAAIs/knIn1MsSDk8/s1600/rueda2.jpg
Rueda Pololu de 32x7mm
Rueda Pololu de 32x7mm. Esta rueda también es de la empresa Pololu, por lo que encaja perfectamente en el eje de los micromotores. Su principal ventaja es que tiene un diámetro menor, lo que dará más estabilidad al robot al tomar las curvas. Por contra presenta dos inconvenientes: es un poco estrecha (tan sólo 7mm de anchura), lo que  le proporciona menor agarre, y no dispone de las muescas para poder acoplarle un encoder.


Descripción: http://1.bp.blogspot.com/-CKEZ-EuijLQ/UO8c_fEqZJI/AAAAAAAAAJE/wrSeAEiPTRU/s1600/rueda3.jpg
Rueda RW2 de 32x11mm
Rueda RW2 de 32x11mm. Esta rueda se puede adquirir en tiendas online como Juguetronica o Solarbotics. No es del fabricante Pololu, por lo que no encaja a la perfección con el eje de los micro motores, pero se puede usar sin problemas. Tiene un tamaño ideal, pues tiene un diámetro bastante pequeño pero es suficientemente ancha. Además, es una rueda totalmente lisa, lo que le proporciona mayor agarre. El único inconveniente es que no dispone de las muescas para acoplarle un encoder. 

Estos son los tres modelos de ruedas que vamos a probar. Cuando tengamos los robots fabricados haremos diferentes pruebas y comentaremos los resultados que hemos tenido con cada tipo de rueda.


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