Lo que necesita para construir su propio robot autónomo

¿Alguna vez has querido construir tu propio robot? No es tan difícil como podría pensar, ya sea usando un kit o una variedad de componentes electrónicos estándar.

El principal obstáculo es sortear la asombrosa cantidad de opciones disponibles para construir un robot con ruedas, incluido su microcontrolador, chasis, motores y sensores. La opción más fácil es comprar un kit de robot completo, pero si desea crear un robot personalizado, lo guiamos paso a paso a través de las principales decisiones que debe tomar.

1. Microcontrolador / SBC

Su robot necesitará un "cerebro" electrónico para controlar todas sus funciones, incluido el movimiento. Dos de las opciones más populares son Raspberry Pi y Arduino.

La Raspberry Pi es una computadora de placa única (SBC) con un microprocesador Arm que puede ejecutar un sistema operativo Linux completo. El principal beneficio de la construcción de robots es que es más potente que un microcontrolador como un Arduino, lo que le permite ejecutar programas más complejos. Esto es ideal para el reconocimiento facial y otras formas de inteligencia artificial, por lo que puede crear un robot realmente inteligente.

Otra ventaja es que puedes programarlo en prácticamente cualquier idioma. Uno de los más populares para la robótica en Python, que es menos desalentador que C para los principiantes en la codificación.

Un Arduino, por otro lado, es ideal para proyectos de robótica más simples. Además de ser de menor costo, consume menos energía, por lo que lleva más tiempo agotar un banco de energía portátil o un paquete de baterías.

Si bien normalmente se programa en C usando el IDE de Arduino en una computadora, es posible usar un IDE gráfico llamado Xod para controlar robots Arduino.

Otros microcontroladores también son adecuados para robótica, incluidos Teensy, BeagleBone, micro: bit y Raspberry Pi Pico.

2. Chasis

Para su robot con ruedas, necesitará un chasis para formar su cuerpo, albergar los componentes electrónicos y montar los motores (usando soportes).

Hay numerosos kits de chasis disponible, en varios tamaños y materiales, típicamente para robots de dos o cuatro ruedas, a veces de seis ruedas. La mayoría son plataformas simples para montar la electrónica y los motores; las opciones más caras pueden incluir un sistema de suspensión.

Alternativamente, puede construir su propio chasis de bricolaje, a partir de materiales como plástico, metal, madera, ladrillos Lego o incluso cartón. Una consideración importante es qué tan resistente desea que sea su robot. Si necesita lidiar con terrenos difíciles, querrá un chasis más duradero.

3. Motores

Para hacer que su robot se mueva, necesitará motores. Para un robot con ruedas, estos serán motores de CC estándar que, a diferencia de los servos o motores paso a paso, giran libremente a alta velocidad.

Algunos motores cuentan con una caja de cambios incorporada para aumentar el par y conducir cargas más pesadas. Compruebe la relación de marcha (o reducción de velocidad): cuanto mayor es, mayor es el par y menor la velocidad. Se recomiendan proporciones más altas para proyectos para principiantes.

Si necesita una lectura y un control precisos de la velocidad del motor, también existe la opción de agregar un codificador de velocidad magnético u óptico a cada eje del motor, que enviará los datos a su microcontrolador.

La velocidad de cada motor suele estar controlada por PWM (modulación de ancho de pulso), que implica enviar un flujo de pulsos digitales de encendido y apagado: cuanto más pulsos en un ciclo, más rápido gira.

4. Controlador de motor

No puede conectar motores de CC directamente a su computadora de placa única o placa de microcontrolador, ya que este último no podrá suministrar suficiente energía para los motores y puede dañar la placa.

En su lugar, necesitará una placa de controlador / controlador de motor conectada entre los motores y su microcontrolador, y también a la fuente de alimentación. Las placas de controlador de bajo costo a menudo se basan en un chip de puente H de doble canal L298N o DRV8833. La cantidad de canales determina cuántos motores se pueden controlar de forma independiente, por lo que necesitará más canales (y controladores) para 4WD o 6WD.

Si bien es posible que alguien con conocimientos de electrónica construya su propio controlador de motor de puente H, es más fácil comprar una placa de controlador. Hay numerosos HAT disponibles para montar en Raspberry Pi, y un Escudo de motor para Arduino.

Un factor clave al elegir un controlador de motor es asegurarse de que pueda manejar el voltaje requerido por los motores, así como su corriente de operación continua. Si no puede encontrar este último en las especificaciones de los motores, generalmente es un 20% a un 25% más bajo que la corriente de bloqueo. La corriente máxima del controlador del motor debe ser aproximadamente el doble de la corriente continua de los motores.

5. Ruedas

¡Naturalmente, estos son esenciales para un robot con ruedas! Un simple robot de dos ruedas es más fácil para los principiantes, generalmente con una pequeña rueda, rueda o patín sin motor en la parte delantera para ayudarlo a mantener el equilibrio.

Un robot de cuatro ruedas es el siguiente paso, proporcionando estabilidad y control adicionales. Si desea un control independiente de cada motor / rueda para un verdadero 4WD, necesitará dos chips de controlador de motor de doble canal en su placa. Alternativamente, puede usar un solo controlador para controlar dos motores en cada canal, siempre que tenga suficiente capacidad de corriente máxima para manejarlos todos.

Para terrenos todoterreno, es posible que incluso desee subir hasta seis ruedas, pero necesitará un chasis más largo para acomodarlas. Puede agregar orugas para un agarre adicional, o incluso un sistema de bogie-balancín como se muestra en el rover Perseverance Mars de la NASA.

Si bien es posible tener ruedas orientables que utilicen servos para rotarlos a ellos y a sus motores, el método más común para dirigir un robot es simplemente hacer que las ruedas de un lado se muevan más rápido que el otro.

Otra opción interesante es utilizar ruedas Mecanum, cuyos rodillos especiales les permiten moverse lateralmente cuando las cuatro ruedas giran en un patrón determinado. ¡Excelente para estacionamiento en paralelo!

6. Energía

Tener su robot atado a una toma de corriente sería un poco limitante, por lo que necesitará una fuente de energía portátil. Hay dos métodos principales:

1. Utilice fuentes de alimentación independientes para los motores y la electrónica.
2. Utilice una sola fuente de alimentación conectada a ambos mediante un BEC (circuito eliminador de batería). Su placa de controlador de motor puede incluir un BEC.

Cualquiera que sea la opción que elija, las posibles fuentes de energía incluyen bancos de energía USB, paquetes de baterías (por ejemplo, 4 pilas AA) y LiPo. Solo asegúrese de suministrar los voltajes y niveles de corriente correctos. Muchas tarjetas de controlador de motor ofrecen protección contra sobrecorriente y polaridad inversa.

7. Sensores

Si bien es posible programar su robot para que se mueva en un patrón establecido o controlarlo manualmente desde un dispositivo remoto, agregar sensores le permitirá actuar de manera autónoma.

Un sensor de distancia ultrasónico, como el HC-SR04, permitirá que el robot detecte una pared u otra obstrucción delante de él para que pueda realizar una acción evasiva.

Hacer que un robot siga un camino en el suelo es otra opción popular. Uno o más sensores de seguimiento de línea IR montados en la parte delantera le permiten detectar una línea oscura en el piso y conducir a lo largo de ella.

Incluso puede darle a su robot "ojos" con la adición de una cámara pequeña. Las imágenes se pueden interpretar utilizando una biblioteca de visión por computadora como OpenCV para detectar objetos o incluso rostros.

Construya su propio robot autónomo: éxito

Ahora tiene una descripción general de cómo construir su propio robot con ruedas. Esperamos que te haya inspirado a hacer tu primera incursión en el maravilloso mundo de la robótica. Una vez que haya construido su primer robot, es posible que desee crear un tipo diferente, como uno con piernas o un brazo robótico.

El mejor navegador web oscuro para su dispositivo

¿Quieres acceder a la web oscura? Debe utilizar un navegador web oscuro que pueda llevarlo allí y proteger su privacidad también.

Leer siguiente

Sobre el Autor