SENKU: El robot que resuelve laberintos

Maria Juliana Marin Shek, Jhon Eric Mondragon Castillo, Fabián Andrés Moreno Posada, Camilo Home Buriticá

 

Abstract—In the following document the first sketches of electronic and structural design of a robot with the ability to solve labyrinths in a totally autonomous way will be delivered, for this a guide will be given on the internal specifications of the machine; as are specifications of size and shape and material with which the structure is made; chosen materials, among others, the ideal in this work is to get a robot that meets all the specifications, manages to fulfill its task and as an additional challenge in the fastest and most efficient way possible 

 

 

En el siguiente documento se van a entregar los primeros esbozos de diseño electrónico y estructural de un robot con la capacidad de resolver laberintos de manera totalmente autónoma, para ello se dará una guía sobre las especificaciones internas de la máquina; como lo son especificaciones de tamaño, estructura, forma y materiales con que está construido. El ideal en este trabajo es conseguir un robot que cumpla con todas las especificaciones, logre cumplir su tarea y como reto adicional, lo haga de la manera más rápida, precisa y eficaz posible. El siguiente esbozo y primera entrega del proyecto fue un trabajo conjunto de los integrantes del grupo para la materia de Introducción a la ingeniería electrónica de la Universidad del Valle.

El diseño de este proyecto, está hecho en base a los requerimientos especificados en el reglamento del Concurso Ecuatoriano de Robótica para el año 2019, en el cual en su capítulo cuarto, sección 4.1 dan a conocer las restricciones y especificaciones generales que deben tener este tipo de robots conocidos como “Robots laberinto”. Entre las normas se pueden encontrar exigencias principales con las que el robot debe tener cumplir, como dimensiones máximas de ancho, largo y alto 15cm x 15cm x 15cm; posteriormente se hacen aclaraciones de que el robot no puede expandir sus dimensiones, no tiene una restricción de peso, debe ser totalmente autónomo en su locomoción, adquisición de datos y procesamiento interno; la prohibición de comunicación entre un medio externo y el robot, por ultimo el permiso a usar tarjetas de desarrollo y/o módulos usados por terceros.

 

 

Durante la investigación preliminar del robot, se estuvieron visitando varios sitios de internet en los cuales se explicaban cuáles fueron los elementos usados para la construcción de esta clase de robots, entre ellos se decidió usar como placa de procesamiento lógico el cual tuviera la opción de ser programable mediante un software libre, una placa Arduino UNO, el cual pertenece a la empresa italiana Arduino, la cual ha sido referencia a nivel mundial por la facilidad de trabajo entre sus módulos, otros módulos y componentes electrónicos.

Arduino UNO

 

Se van a usar dos ruedas 6 centímetros de diámetro unido a dos motores reductores los cuales tienen la capacidad de soportar y dar el movimiento cinético que necesita el robot.

Rueda y Motor Reductor

Una tercera rueda conocida popularmente como rueda loca, que va a dar soporte al robot en la parte delantera, se decidió usar este tipo de rueda debido a que su característica primaria, es de permitir giros de 360 libremente.

Rueda Loca

Como microprocesador tipo puente H se usó un H L298.

H L298

Y finalmente un banco de baterías y baterías tipo LiPo que tienen la característica de ser recargables.

Bateria Recargable

 

 

  

 

 

 

A. Material Usado en la Estructura Robótica

Durante el largo y arduo proceso de diseño del robot teniendo en cuenta las medidas y diversos rubros dados en las especificaciones, se hizo una preselección de materiales entre los que se encontraba hacer en su totalidad o en un alto porcentaje de un solo tipo de material. Entre los diferentes candidatos para realizar el montaje del equipo estaban madera, plástico, PLA y acetato acrílico; se hizo un descarte del plástico porque los costos de producción del modelo eran demasiado altos lo cual no se ajustaba al presupuesto que se tenía en un primer momento planeado por los miembros del grupo.

En la segunda eliminación se decidió quitar la madera debido a su grosor por placas que debido a que debía ser un poco alto para el sostenimiento de la estructura quitaba un espacio que podía ser aprovechado para poner otro tipo de instrumentos, y en caso de presentarse por una casualidad imprevista un cortocircuito podría ser un objeto altamente inflamable que podría causar daños graves a la máquina y poner en riesgo a las personas que estén en un radio cercano a la misma.

Se decidió por lo tanto usar para la estructura principal PLA (Polylactic Acid) que es un polímero biodegradable basado en plantas tales como la caña de azúcar o el maíz, y que es altamente usado en las máquinas de impresión en tercera dimensión, también es un material altamente resistente y que necesita un bajo grosor para obtener esta resistencia. En la parte superior se decidió usar una estructura de acrílico también fácil de obtener, con unos modelos establecidos para proteger el sistema de análisis y de procesamiento de información (Arduino UNO) que iría en la parte superior, esto se hizo para tener un mayor control de esta parte tan crucial e importante, además de darle un toque estético.

Lista de precios de todos los componentes del robot

B. Modelo Bidimensional de Estructura Inferior

En la siguiente subsección se van a mostrar los planos bidimensionales del robot, en ello se muestran las dimensiones de la caja principal y su formación en la cual se van a localizar los sistemas de sensores ultrasónicos HC-SR04 y el microcontrolador puente H L298, junto con el sistema de cableado.

Planos Bidimensionales de las dos estructuras
principales

 

 

   

C. Modelo Ortogonal de Estructura Inferior

En esta subsección se va a mostrar las diferentes perspectivas del modelo tridimensional del robot, donde se podrán observar los diferentes componentes con los cuales se usaron para la creación de esta maquina.

 

Vista del robot Senku desde las perspectivas de frente y lateral izquierdo

 

 Vista del robot Senku desde las perspectivas desde detrás y lateral derecho

Vista del robot Senku desde las perspectivas desde la parte superior e inferior

 

V. Modelo electrónico del sistema

En esta sección se va a mostrar el componente electrónico que se ha ido investigando para la creación del robot este está divido en dos partes la primera donde se muestra la parte de los sensores en conexión con el sistema de Arduino y la segunda en la que va conecta al puente H y a los motores.