Robot autónomo NR3, brazo robótico móvil
Autor: Francisco Carabaza Piñeiro
E-mail: [1]
Nick: Acicuecalo
Página Web: http://perso.wanadoo.es/fcarabaza/index.htm
Aquí puedes ver las fotos de este robot
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 obstáculos, proximidad y medición de luz ambiente, también posee un sistema de videocámara CCD montada sobre el brazo, que envía imágenes 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 volumétrico 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 próximas 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 comunicación de datos por vía radiofrecuencia entre el robot y un PC para envio de ordenes y recepción de información desde los sensores del robot.
Contenido |
EL BRAZO
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 una imagen ampliada del Robot (80 Kb).
Este es el área de acción del brazo, en la imagen la zona azul indica que partes puede acceder la pinza:
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 milímetros, suficiente para las especificaciones de tamaño y peso de la máquina. Estos servomotores del tipo de los utilizados en modelos de radio control, 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 posición para cada uno de los motores:
todo ello a través de una línea serie, y tres bytes de datos con el siguiente formato: Byte1 = Sync (255) 'Este byte es solo con el propósito 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, así como muchos otros de los usados para radio control, 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 así, 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 rígida y no interfiere con la posición final del servo).
LA BASE MÓVIL
El robot está montado sobre una base móvil con dos orugas procedentes de una excavadora de juguete, y están 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 obstáculos, y ahora es capaz de deambular por terreno con ciertas irregularidades.
La manera de modificar servomotores, no es demasiado complicada:
- Desmontar el servomotor, quitando sus cuatro tornillos.
- Levantar con mucho cuidado la placa de control para acceder al potenciómetro que toma la referencia de la posición.
- Sustituir el potenciómetro por dos resistencias de valor igual a la mitad de la resistencia del potenciómetro (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 potenciómetro.
- Sujetar las resistencias con algún tipo de pegamento o cinta adhesiva de doble cara.
- 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, cortándola con un alicate y después asentándolo con una lima.
- Montar los piñones como al principio.
- Atornillar de nuevo.
Ya tenemos un servomotor para utilizarlo como giros completos, ahora cuando le mandemos posiciones próximas al centro, el servomotor, estará parado. Con posiciones mas bajas que el centro, girara hacia la izquierda, tanto mas rápido como mas lejos la posición lógica lo este del centro, y viceversa para los giros a derecha.
Encoders Ópticos de ruedas
Aunque no se aprecia en la fotografía, las orugas van provistas en su cara interior de unos encoders ópticos de infrarrojos que determinan la cantidad de giro de cada rueda y que llevan la información de retorno al computador a través del puerto paralelo, estos fueron construidos tomando como base fotodiodos de infrarrojos y leds, obtenidos de un ratón de ordenador antiguo. El conjunto de cada encoder se monto con macarrón termorretractil de distintos diámetros, y fue enviado a unos inversores con disparador de schmitt a través de un potenciómetro para ajustar la sensibilidad.
HISTORIAL DE MODIFICACIONES DEL ROBOT NR3
Haz clic aquí para ver un historial de evolución del robot NR-3
