Diseño y construcción de Robots

por: Francisco Carabaza Piñeiro


Ir a página de inicio Historial de modificaciones Ver robot en movimiento Imagen ampliada del Robot

 

ROBOT AUTÓNOMO NR3, BRAZO ROBÓTICO MÓVIL.

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Este es el tercer robot que he construido, actualmente operativo, construido tomando como base un un kit de Lynxmotion, está controlado por microcontrolador Basic Stamp IIsx de Parallax, y tiene capacidad de movimiento, ya que esta montado sobre una base que anteriormente tenía tres ruedas, pero en la actualidad esta movido por dos orugas de goma comandadas por sendos servomotores HiTec HS300, modificados. Esta provisto de un brazo que lleva adosado en la parte superior de su pinza manipuladora con un par de sensores de infrarrojo, para detección de obstaculos, proximidad y medición de luz ambiente, tambien posee un sistema de videocámara CCD montada sobre el brazo, que envía imagenes a la tarjeta capturadora del PC por medio de un transmisor de televisión VHF que emite imagen y sonido en una frecuencia de 224 Mhz, Además esta equipado con un sensor volumetrico de ultrasonidos para captar movimiento, y dos encoders ópticos en las orugas para determinar su giro. Está alimentado por dos bloques de baterias de 6 voltios y 700 mA/h que proporcionan 12 voltios a los circuitos de control y sensores y otra mas de 7,2 voltios y 1600 mA/hora para los servomotores.

Como proximas mejoras, tengo previsto dotarle de medidor de distancia por sonar ultrasónico, aprovechando la circuiteria de un metro electrónico de la marca COATI, y un sistema de comunicacion de datos por via radiofrecuencia entre el robot y un PC para envio de ordenes y recepción de información desde los sensores del robot.

A little description about this robot: http://www.lynxmotion.com/proj036.htm
ELBRAZO

El brazo tiene 5 grados de libertad que le permiten giro de cintura, hombro comandado por 2 servos colocados en tandem, funcionando en paralelo, para mejorar el par motor, codo, muñeca y pinza con una capacidad de apertura de unos 30 milimetros, que puede manipular objetos de pequeño peso (unos 100 gramos aproximadamente), total 6 servomotores.

Pulsa aquí para ver un gif animado del robot en acción: RoboAnim.gif (258 Kb).

Pulsa aquí para ver una imagen ampliada del Robot (80 Kb).

Este es el area de acción del brazo, en la imagen la zona azul indica que partes puede acceder la pinza:

area de acción

LOS SERVOMOTORES

El conjunto robot esta movido por un total de 8 servomotores HITEC HS300, funcionando a 5 voltios y que proporcionan un par de unos 3,5 Kg con una palanca de 25,4 milimetros, suficiente para las especificaciones de tamaño y peso de la máquina. Estos servomotores del tipo de los utilizados en modelos de radiocontrol, son del tipo digital proporcional y reciben sus pulsos de control de posición de una tarjeta controladora Mini SSCII de Scott Edwars que proporciona la referencia de posicion para cada uno de los motores:

Mini SSCII

todo ello a traves de una linea serie, y tres bytes de datos con el siguiente formato:

Byte1 = Sync (255) 'Este byte es solo con el proposito de que el controlador de servos identifique el comienzo de una nueva orden a procesar.
Byte2 = Servo #(0-7) 'El segundo byte determina a que servo estamos haciendo referencia
Byte3 = Position (0-254) 'Por ultimo, el tercer byte, determina la posición, pero ojo, que no todos los servos permiten el mismo recorrido.

Habrá que averiguar de manera práctica cuales son los limites reales de cada servo que utilicemos para no forzarlos.

 

Para los servomotores Hitec, asi como muchos otros de los usados para radiocontrol, la duración del pulso alto, determina la posición final del servo, que será de 0,5 milisegundos para una posición completamente a la izquierda, y de unos 2 milisegundos para estar completamente a la derecha.

Estos pulsos, deben ser refrescados con cierta frecuencia, ya que si no se hace asi, el servo se "relaja", yo he comprobado que entre 20 y 40 milisegundos de estado de pulso bajo, proporcionan un buen funcionamiento (esta duración no es demasiado rigida y no interfiere con la posición final del servo).

Posicion de servo segun tamaño de pulso

LA BASE MÓVIL

El robot está montado sobre una base móvil con dos orugas procedentres de una excavadora de juguete, y estan movidas por dos servomotores Hitec-HS300 modificados para rotación continua y que lo dotan de dirección diferencial. Anteriormente la base tenia tres ruedas, dos de las cuales estaban comandadas por motores y una tercera en la parte trasera giratoria, el motivo de sustituir estas ruedas por las orugas fue para evitar que el robot quedara atascado frente a pequeños obstaculos, y ahora es capaz de deambular por terreno con ciertas irregularidades.

La manera de modificar servomotores, no es demasiado complicada:

  1. Desmontar el servomotor, quitando sus cuatro tornillos.
  2. Levantar con mucho cuidado la placa de control para acceder al potenciometro que toma la referencia de la posición.
  3. Sustituir el potenciometro por dos resistencias de valor igual a la mitad de la resistencia del potenciometro (mas o menos), de manera que hagan de divisor de tensión, es decir, soldarlas en serie y con el punto central al cable que iba al cursor del pot, los extremos libres de las resistencias, donde iban los extremos del potenciometro.
  4. Sujetar las resistencias con algun tipo de pegamento o cinta adhesiva de doble cara.
  5. Acceder al compartimento de los piñones de la reductora. En concreto al ultimo de ellos, el de los dientes mas grandes. A este hay que eliminarle una leva que impide su giro mas de 180 grados, cortandola con un alicate y despues asentandolo con una lima.
  6. Montar los piñones como al principio.
  7. Atornillar de nuevo.

Ya tenemos un servomotor para utilizarlo como giros completos, ahora cuando le mandemos posiciones proximas al centro, el servomotor, estara parado. Con posiciones mas bajas que el centro, girara hacia la izquierda, tanto mas rapido como mas lejos la posición logica lo este del centro, y viceversa para los giros a derecha.

Encoders Opticos de ruedas:

Aunque no se aprecia en la fotografía, las orugas van provistas en su cara interior de unos encoders opticos de infrarrojos que determinan la cantidad de giro de cada rueda y que llevan la información de retorno al computador a traves del puerto paralelo, estos fueron construidos tomando como base fotodiodos de infrarrojos y leds, obtenidos de un raton de ordenador antiguo. El conjunto de cada encoder se monto con macarron termorretractil de distintos diametros, y fue enviado a unos inversores con disparador de schmitt a traves de un potenciometro para ajustar la sensibilidad.

 


HISTORIAL DE MODIFICACIONES DEL ROBOT NR3

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