Creacion de robot

Captulo 3 Construccin del gusano robot

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Captulo 3 Construccin del gusano robot.

La construccin del modelo del gusano representa un reto muy importante, debido a que no

existe ningn tipo de gua para la construccin, esto implica un exhaustivo proceso de

construccin y pruebas para lograr la funcionalidad del modelo, en este captulo

analizaremos las partes fundamentales del modelo y la explicacin de su diseo.

El modelo tambin presenta un reto en el aspecto de los recursos disponibles, dado a

que la mayora de los proyectos que han sido realizados en esta rea cuentan con los

recursos necesarios para poderle dar al los robot un alto grado de eficiencia, para nuestro

caso esto no es posible debido a que tenemos restricciones en potencia y sensores, por lo

cual es necesario optimizar las capacidades de los recursos existentes.

El modelo, al basarse en un gusano que consta de un cuerpo en el centro y

extensiones a las cuales les llamaremos cabeza y cola, que se encuentran tanto al frente

como al final.


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Figura 3.1.- Gusano Robot.

3.1 Sensores.

Un punto importante en la construccin de un robot inteligente es el uso de los sensores,

como ya lo habamos comentado en el captulo anterior, pero en nuestro caso contamos

nicamente con dos sensores de tacto (figura 3.2), por lo cual es necesario determinar la

posicin adecuada, para que detecten lo mejor posible los obstculos que se presenten, y se

debe tomar en cuenta el tipo de movimiento derivado del diseo.


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Figura 3.2.- Sensor de Lego.

Para detectar obstculos no basta con colocar el sensor, aunque este es parte fundamental

de un dispositivo llamado bumper.

3.1.1 Bumpers.

La palabra bumper se puede traducir como parachoques, pero en el contexto en el que

estamos esta palabra no es completamente adecuada; en una primera definicin podemos

decir que es un dispositivo que choca con algn obstculo, lo importante de este dispositivo

es que debe tener cierto grado de independencia de la estructura del robot.

Como ya lo habamos mencionado antes, los sensores de tacto son parte

fundamental de los bumpers, para completar la definicin podemos decir que un bumper es

un dispositivo que al chocar contra un obstculo enva una seal al robot para que este

determine alguna accin a realizar.


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Los bumpers los podemos dividir en dos tipos por la forma en que se activa el

mecanismo, uno de ellos es el de presin. Este tipo de bumper se acciona al tocar algn

objeto, provocando que el sensor se presione y detecte el impacto.

Figura 3.3.- Bumper de presin.

Otro tipo de bumper es el de liberacin o release este tipo de bumper se acciona cuando

al tocar un objeto, el botn del sensor se libera y entonces detecta el impacto.

Figura 3.4.- Bumper de liberacin, release.


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Para tener precisin se decidi usar un bumper que trabaja de forma de liberacin, debido a

que es ms sensible a impactos de poca fuerza, los bumpers se colocaron en la parte del

centro del robot debido a que es la ms fija, y se le adaptaron antenas para que tuviera

suficiente longitud y con esto asegurar que toque antes el bumper que las extensiones del

robot.

Figura3.5.- Bumper Gusano.

3.1.1.1 Referencia espacial con el robot.

Al tener nicamente dos Bumpers no es posible cubrir todos los lados del robot, de hecho

slo algunas partes especificas, dentro de las restricciones ms importantes de este modelo

de bumpers, es que al integrarlos al diseo del robot las antenas que se utilizan para chocar


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quedan en la parte frontal y posterior del robot y el rango de impacto es reducido a solo una

parte (Figura 3.6), adems existe la limitacin de que la punta de las antenas al ser de

plstico tiende a resbalar en algunas superficies, haciendo que se abran las antenas y el

botn del sensor no sea liberado.

Figura 3.6.- Rango de deteccin de impacto horizontal.

Por otro lado la altura de los bumpers provoca que las antenas se encuentren en una parte

alta (Figura 3.7), esto ocasiona que el rango de impacto se reduzca an ms, esto es que

para objetos cuya altura sea menor que la del robot, el bumper no se activar, algo bueno es

que los bumpers quedan a una altura en el que los objetos altos, paredes, sern detectados

sin ningn problema.


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Figura 3.7 Rango de impacto vertical.

En la Figura 3.8 podemos ver algunos casos en los que el botn del sensor no seria

liberado.

Figura 3.8.- Casos problema.


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3.2 Extensiones (Cabeza y Cola).

Las extensiones del modelo son flexibles, esto es, que al unirse a la parte del centro del

robot estas son capaces de contraerse y expandirse, este movimiento se combina con los

motores del centro, y se genera un movimiento en donde adems de contraerse y expandirse

se levantan, estos movimientos combinados hacen avanzar el robot.

Figura 3.9.- Movimiento de las extensiones.


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Tomando en cuenta que el modelo pretende representar a un gusano es necesario

que la cabeza y la cola deben de funcionar de manera simtrica, esto es, que el robot debe

tener la capacidad de avanzar hacia atrs, de la misma forma en que avanza hacia delante.

Para lograr que el robot avance se le han adaptado llantas en donde termina cada

extremidad para que de esta manera no derrape. Las extensiones mueven al robot debido a

que la parte que vaya adelante jala el robot y la parte que esta atrs lo empuja.

Figura 3.10.- Movimiento frontal.

Otra caracterstica a destacar es que se necesita que el robot se pueda mover hacia

los lados para poder cambiar la trayectoria, para esto se colocaron llantas con movimiento

al final de cada extremidad, esto para que al momento de mover el robot hacia algn lado la

resistencia a derraparse solo se ejecute hacia delante o atrs, y no hacia los lados.


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Figura 3.11.- Movimiento lateral.

3.3 Motores.

Los motores han sido colocados en la parte de el centro del robot, en forma paralela uno del

otro, ambos estn directamente unidos a dos rines grandes los cuales a su vez se conectan

entre s por medio de una barra (Figura 3.12).

Figura 3.12.- Motores.


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Esto permite que la rotacin de ambos motores est sincronizada, para que la fuerza

de ambos mueva las extremidades. Otra razn importante por la cual los motores estn

unidos es por que la barra que los une tiene sujetas en los extremos las extensiones del

robot, por medio de esta barra es que se genera el movimiento de las extremidades.

En este punto se puede lanzar una pregunta, Por qu es necesario utilizar dos motores para

mover las extremidades?, la respuesta es, que no solo se basa en la potencia necesaria para

mover las extremidades, tambin es necesario para que estas se levanten adecuadamente, en

el caso de usar un solo motor la barra que mueve las extremidades se movera como una

balanza (Figura 3.13), esto no permitira que ambas extensiones se movieran de forma

correcta, y por lo tanto el robot no avanzara, detallaremos un poco mas este punto en la

seccin 3.4.

Figura 3.13.- Con un solo motor.


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Se utiliz un tercer motor ubicado a un extremo del robot, este motor esta ligado al

control de direccin y por lo tanto hablaremos de l en la seccin 3.6.

3.4 Mecnica de movimiento.

El movimiento del robot est basado en el diseo de las extremidades, as como en el

movimiento que generan los motores. Empecemos por entender como trabajan los motores.

Ambos motores se encuentran en la parte del centro del robot, estos a su vez tienen

conectados a ellos unos rines grandes (Figura 3.14), los rines sirven para generar un

movimiento circular, los motores estn sincronizados gracias a que estn unidos por una

barra, la cual se mueve en crculos manteniendo una posicin horizontal (Figura 3.15).

Figura 3.14.- Motores y rines.


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Figura 3.15.- Movimiento circular.

La barra que une los rines a su vez esta conectada a las extensiones, por lo tanto el

movimiento circular se refleja en la extensiones, provocando contraer una de las

extensiones y expandir la otra, as como levantarlas mientras la barra de unin va hacia

arriba segn el movimiento circular (Figura 3.16).

Figura 3.16.- Reaccin en las extensiones.


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Cuando la barra de extensin va hacia abajo se vuelve a generar el movimiento de de

expansin y contraccin de las extensiones pero en este caso, como el centro del robot

ejerce un peso este se mueve. La sucesin continua de los movimientos generados por la

rotacin de los motores se refleja en el avance del robot (Figura 3.17).

Figura 3.17.- Reaccin en la parte cntrica del robot.

3.5 Niveles.

La altura de la parte del centro, representa una variable a considerar para el movimiento

correcto del robot, debido a que se debe mantener horizontalidad tanto con el piso como al

punto en que las extensiones del robot tocan el piso. Si no se logra un equilibrio adecuado


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cuando la parte del centro intente desplazarse, las extensiones trataran de levantar el centro

del robot para seguir con el movimiento circular, pero por la falta de potencia esto no sera

posible y por lo tanto el robot no avanzara. Se corre este mismo riesgo si las llantas no se

encuentran a un mismo nivel, por que el robot tratara de levantar la parte ms baja para

poder avanzar (Figura 3.18).

Figura 3.18.- Niveles del robot.


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3.6 Direccin.

Un robot que se mueva hacia adelante y hacia atrs seria un modelo muy primitivo de el

animal que queremos simular. Es por esto que se implement un sistema de direccin para

el robot. La direccin del robot se basa principalmente en un pivote de direccin en la parte

inferior frontal del robot.

El pivote est controlado por una barra de direccin perpendicular a este; esta barra

por su parte est conectada a una flecha de transmisin de potencia, que tienen por un

extremo un engrane que mueve la barra de direccin y por el otro una polea para

conectarse con el motor, este motor es el que produce el movimiento (Figura 3.18). El

motor se conecta a la polea de la flecha de transmisin por medio de una polea ms

pequea y una liga, se utiliza una polea pequea en el motor y una grande en la flecha de

transmisin para disminuir la velocidad de las revoluciones. El cambio de direccin del

robot es contrario a la rotacin del motor.

Figura 3.18.- Control de direccin.

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