Robot de La Naranja Trifásica (1/3)

En esta entrada os hablaré de una de las experiencias más gratificantes durante mi etapa de estudiante. La participación en el concurso de robots CYBERTECH 2005 organizado por la Escuela Superior de Ingeniería Industrial de la Universidad Politécnica de Madrid (ETSII).

Formamos un equipo de 5 personas para participar en la prueba de robots rastreadores:
– Marcos Doblado Manzano
– Domingo García Delgado
– Emilio García Gamero
– Manuel Rodríguez Montero
– Laura Santos Carreras

Desarrollamos un robot capaz de seguir una línea además de detectar las bifurcaciones y esquivar los posibles objetos u otros robots que se encuentre durante el recorrido.

El concurso se compone de tres pruebas: en la primera simplemente hay que recorrer un óvalo. En la segunda hay que recorrer un enorme circuito en el que el robot se encontrará con bifurcaciones en el camino y posiblemente ángulos rectos. Esta prueba puede llegar a ser muy difícil dependiendo de la complejidad del circuito y de la iluminación de la sala. Por ello dotaremos a nuestro cachorro robótico de 8 sensores CNY70 perfectamente protegidos de la luz externa para evitar que la radiación de luz infrarroja que emiten las bombillas halógenas interfiera en la correcta lectura de los sensores, los cuales van dispuestos en forma de arco.
Para la tercera prueba (sólo si se supera la segunda) es necesaria la incorporación al robot de sensores de distancia y de contacto ya que en ésta toman salida varios robots al mismo tiempo circulando por una carretera delimitada por dos líneas negras, en la cual, además, puede haber objetos voluminosos que el robot deberá esquivar. Por ello nuestra unidad dispondrá de al menos un sensor infrarrojo de distancia Sharp GP2d12 para medir la distancia con los posibles objetos que se encuentre de frente y además montaremos varios finales de carrera (bumper) por si el bot choca con un ORNI (Objeto Rastreador No Identificado).

Nos enfrentamos a este proyecto con la única pretensión de pasarlo bien y aprender un montón de electrónica y robótica. Somos conscientes de que es nuestro primer concurso y no podremos hacer mucho contra otros/as participantes ( un saludo Nera 😉 ) que participan desde hace varios años aunque no por ello nos vamos a conformar con hacer un robot que simplemente siga la línea de forma mediocre.

Componentes del robot:

Placa de control: Proporcionada por DISAM y común a todos los participantes de Cybertech 2005. Dispone de un PIC18F442, una etapa de potencia para dos motores de hasta 2A con un L298 y un programador TE20 incorporado que está dando bastantes problemas. Hemos puenteado la puerta inversora que hay a la entrada de la etapa de potencia para aprovecharla mejor.

Placa auxiliar: Diseñada por nosotros mismos, incluye 3 fuentes de alimentación conmutadas (una de ellas regulable) de 1A, 2 puertas inversoras con Trigger Smith 40106 para estabilizar la lectura de los CNY70, cargador de baterías, un banco de interruptores, una batería de led’s que muestran la lectura de los sensores y circuito de reset para el micro.

Motor de tracción: de corriente contínua de 6V y una caja reductora acoplada de desarrollo ajustable.

Motor de dirección: un servo Futaba de 3 Kilos.

Sensores: para seguir la línea usamos 8 CNY70 y para la detección de los obstáculos usaremos un GP2d12 y 3 finales de carrera. La placa de los CNY70 dispone de unos potenciómetros para poder ajustar con precisión la intensidad que circula por los led’s emisores. Estos están dispuestos en serie en dos grupos de tres y otro de dos para ahorrar energía, ya que si se disponen todos en paralelo con un consumo individual de 20 mA tendríamos en total una corriente de 160 mA. De esta forma, al circular la misma corriente por varios emisores, conseguimos reducir el consumo a 60 mA.

Batería: un paquete de Ni-Cd para coches R/C de 9.6 V y 850 mA/h.

Proyecto:

El objetivo de esta sección es mostrar en tiempo pseudo-real la construcción paso a paso del robot hasta la fecha del concurso, desde la proyección de las primeras ideas hasta el resultado final mostrando todas las modificaciones y mejoras. Como tenemos una experiencia “limitada” aceptamos cualquier tipo de idea o sugerencia que nos ayude a hacer el robot más competitivo, ideas para la estructura, encontrar tiendas especializadas, etc.

 

placa_control

Placa de control estándar con PIC18F4550

placa_principal

Esquemático placa de control

placa_aux

Diseño de la fuente de alimentación conmutada

placa_sens_comp

Disposición de los sensores CNY70

 

7 de Enero de 2005:

Montaje de la horquilla delantera del robot, acoplando la rueda y el conjunto del motor más reductora. La verdad es que Domingo se lo ha currado. Siempre viene bien tener un Mecano a mano.

estruct_provis
estructura
estruct_placas
laura_currando
revelado

PCB de los sensores CNY70

 

16 de Marzo 2005:

La estructura provisional ya está montada con la placa auxiliar, la principal y la de los sensores. Primera prueba de rastreado en condiciones precarias: alimentación con fuente de laboratorio, conexionado mediante cableado para la ocasión…. no funcionó. Lo achacamos a que los trigger Smith 40106 no dan suficiente corriente como para alimentar los led’s de depurado, por lo que a nivel bajo dan una tensión de 1.8V. Las fuentes de alimentación están a la espera de unos toroides que aún nos tienen que traer. La próxima prueba se hará con otro servo y sin los led’s. Se acerca el gran día en que el robot recorrerá sus primeros centímetros por sí solo :D.

sensores

PCB de sensores CNY70

costado
defrente
girando

22 de Marzo 2005:

A las 13.00 horas, el robot de La Naranja Trifásica (aún por bautizar) recorrió sus primeros… ¡¡metros!! Una vuelta completa a un óvalo pero incluso se atrevió con un circuito con bifurcaciones que, increíblemente (aún no está programado para ello), recorrió correctamente. Necesitó ser empujado porque no habíamos conseguido aplicar a la etapa de potencia la señal correcta para atacar al motor de CC pero ya se alimenta de su propia batería. Por fin hemos domado a este potro desbocado :D.

fotovid1
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