Crea un robot con nuestro kit Robot de Inicio y Arduino – Parte 1

Con material barato y fácil de manejar, vamos a montar una base robótica controlada por Arduino y que podremos programar para manejar a nuestro antojo los dos motores que guían el robot. Además, con el tiempo podrás añadirle nuevos gadgets a tu robot para ir avanzando en la materia de la robótica o la mecatrónica.

La mecatrónica es un tipo de ingeniería que engloba otros tipos de ingenierías, como la mecánica, la electrónica, la de control y la informática. En definitiva, nos sirve para crear máquinas móviles automáticas o inteligentes. Al fin y al cabo es lo que hacemos cuando trabajamos con programación, electrónica y elementos mecánicos (actuadores, motores, engranajes, ruedas, …).

En este artículo te explicaremos paso a paso como se monta, conecta y programa todo el conjunto para la base robótica. Así, si nunca has tenido contacto con robots, aprenderás su modo de funcionamiento de la forma más sencilla.

Materiales necesarios

• Placa Arduino UNO Rev3 disponible en nuestra tienda.
• Kit robot de inicio disponible en nuestra tienda.
• Controlador de motores HG7881CP de LC Technology Inc. que viene incluido en el kit. (Descargar Datasheet)
• Cable unifilar para realizar las conexiones entre Arduino y el robot.
• Y como herramientas para el montaje he empleado un simple soldador de estaño (e hilo de estaño para soldar) y el destornillador que viene con el kit.

Introducción al material del kit

En el kit robot, junto con el controlador de motores, componen el material base para la construcción. En el kit vienen diversos componentes que te voy a presentar antes de nada para que los tengas presentes.

1. Una de las cosas que vienen es un práctico destornillador que te servirá para el montaje y desmontaje de toda la tornillería integrada o para trabajos posteriores. El destornillador es de doble punta, para poder contar con un cabezal plano o de estrella en cualquier momento.
2. Verás también cuatro hilos o cables unifilares, dos rojos y dos negros. Estos los emplearemos para soldarlos a los conjuntos de motores de CC que también vienen.
3. La plataforma, de metacrilato transparente, viene recubierta de un protector de papel marrón que puedes quitar en cualquier momento. Ésta nos servirá de soporte estructural para adherir allí todos los demás componentes, es decir, es el chasis de nuestro robot. Ya viene perforada para un fácil montaje, con agujeros de más para otros posibles montajes y extensiones futuras.
4. Los dos conjuntos de motor, como los he llamado, son en realidad dos pequeños motores de CC que transmiten su potencia a unos engranajes de plástico internos (dentro de la carcasa amarilla) para transformar el movimiento giratorio del motor en un movimiento transversal del eje blanco que vemos sobresalir por ambos lados. Además, los engranajes internos actúan como reductores de velocidad para evitar transmitir a las ruedas demasiadas RPMs. Los motores pueden funcionar con un rango amplio de voltajes, pero siempre de corriente continua.
5. Las dos ruedas serán las encargadas de mover la base gracias a la potencia transmitida por los motores. Su montaje es muy sencillo, ya que encajan perfectamente en los ejes de los motores.
6. Otro de los componentes que integran el kit es el rack para las 4 pilas tipo AA que alimentarán a los motores. El rack coloca las baterías en serie, lo que permite sumar el voltaje de cada una de las pilas para conseguir mayor potencia en los motores.
7. Por último encontrarás una pequeña bolsa de plástico con tornillos y tuercas para el montaje, así como dos ruedecitas para colocar en los ejes internos de los motores y que te servirán para poner un cuentavueltas y controlar mejor al robot, y dos soportes metálicos que sujetarán los motores a la plataforma. La rueda loca también servirá como rueda directriz y como punto de apoyo para la zona delantera de la plataforma.
8. El controlador de motores doble nos permitirá controlar los motores en conjunto con Arduino. Este controlador de motores tiene dos circuitos, uno para cada motor (o una sola fase con 4 líneas para motores de 2 tipos de etapas). Además cuenta con dos chips controladores HG7881. La pequeña plaquita soporta intensidades de 800 mA y puede funcionar con voltajes de entre 2.5 y 12v (siempre de continua).

Montaje del kit robot

Una vez sepas de qué dispones, es el momento de empezar a montarlo:

• Yo he querido empezar por lo más “complicado” por decirlo de alguna manera, puesto que no es nada difícil. Simplemente que lleva algo de más tiempo. Me refiero a soldar los cables unifilares a los bornes de cada motor. Uno rojo y uno negro a cada motor. Para eso, he calentado el soldador de estaño y con un poco de estaño he realizado las soldaduras. Lo he querido hacer antes de nada, porque así con los motores desmontados se accede mejor a ellos que no luego una vez estén montados.

• Lo siguiente que he hecho es acoplar las ruedecitas que vienen en la misma bolsa que las tuercas, tornillos y rueda loca. Simplemente con un poco de presión se encaja el eje de plástico blanco en la ranura central del cuentavueltas.
• Luego con los tornillos más largos que vienen en el kit sujetamos los dos soportes metálicos que se incluyen con el conjunto motor. Como verás, el envoltorio amarillo del motor tiene unos agujeros pasantes realizados en la misma cara donde hemos colocado las ruedas. Pasa los tornillos por ellos y con una rosca apriétalo.

Nota: Un pequeño consejo para la soldadura, verás que vienen con un plástico transparente que los sujeta a la parte amarilla, pues retíralo un poco hacia el lado contrario a donde estés haciendo la soldadura para que no se funda con el calor. Y si es la primera vez que sueldas, verifica que la soldadura haya quedado bien (sin pegotes, roturas,…) y de un color brillante (si el metal presenta un aspecto mate significa que has realizado una soldadura en frío, a más baja temperatura de lo óptimo y es de peor calidad).

• Ahora en el otro extremo del eje blanco de plástico que sobresale del conjunto motor, colocamos las ruedas que se incluyen en el kit. Encajan igual que las pequeñitas, así que es sencillo. Una vez acopladas, vamos a proceder a sujetarlas al soporte de metacrilato, al igual que la rueda loca. El proceso es sencillo con cuatro tornillos cortos (dos para cada soporte metálico) vamos a sujetar los motores a la plataforma haciéndolos pasar por los agujeros paralelos que se encuentran más cerca de las dos ranuras en forma de cruz que tiene la plataforma. La rueda loca va atornillada con otros cuatro tornillos y cuatro roscas a los cuatro agujeros delanteros (solo encaja de una forma, ya que no es un cuadrado, sino un rectángulo).

Nota: Asegúrate que las ruedas interiores no rocen en las ranuras en forma de cruz que tiene la plataforma, de lo contrario los motores perderán efectividad por el rozamiento. Como ves en la fotografía, yo he empleado dos de los agujeros que hay justo delante del motor para pasar los cables hacia arriba y facilitar luego las conexiones con Arduino y el controlador de motores.

• Finalmente he sujetado el rack de las pilas a la plataforma. Pon el rack en un extremo de la plataforma, yo he empleado los dos agujeros más próximos a la rueda loca. El motivo es dejar más espacio en el centro para colocar la placa de Arduino y el controlador de motores. Solo es un consejo, tú puedes montarlo a tu manera… Por cierto, el montaje es sencillo, dos tornillos y dos tuercas.

Nota: He puesto la esquina de los cables hacia la zona interior. Parece una chorrada, pero así luego no tendremos que pasar los cables de un lado a otro para hacer las conexiones. También verás que el rack trae de fábrica el cable negro sacado por la ranura superior y el rojo sale por la zona de abajo. Yo he pasado el cable rojo con cuidado de no romperlo hacia la ranura por la que sale el cable negro. ¿Por qué? Sencillo, al apretar el rack con los tornillos y tuercas se ejerce presión y puede terminar cortando el cable rojo. Para evitar esos problemas es mejor pasarlo por arriba.

Para terminar esta parte, lo que ha hecho es poner cuatro pilas AA (las normales de toda la vida: LR06 de 1,5v) en el rack y con los cables que salen del rack he tocado los dos cables que antes soldamos al motor para comprobar que funciona y no roza nada.

Nota: Negro con negro y rojo con rojo, en sistemas de CC tienes que tener precaución con los polos porque puedes estropear algunos dispositivos si no respetas los signos, en este caso es un motor  y si lo haces al revés no pasa nada, solamente inviertes el sentido del giro del eje al invertir el voltaje, ya aprenderás más sobre esto cuando tratemos el controlador de motores.

En la segunda parte veremos como se conecta al controlador de motores y se programa Arduino, además de otras posibles modificaciones. Por cierto, guarda los tornillos y tuercas sobrantes, te pueden hacer falta si alguno se pierde en un futuro o si quieres seguir ampliando la plataforma con nuevos sensores.

El artículo Crea un robot con nuestro kit Robot de Inicio y Arduino – Parte 1 ha sido originalmente publicado en ComoHacer.eu | ¿Inventamos juntos?.