[:es]En este post se hace una descripción general del robot presentado en la asignatura de Robótica Móvil. Este robot originalmente fue desarrollado para la competición Olimpic Robotic Challenge promovida por Makers UPV.
Diseño mecánico
Se trata de un robot holonómico, es decir, que todos sus grados de libertad son directamente controlables. Este robot es capaz de moverse en el plano XY sin necesidad de rotar, aunque también es capaz de hacerlo en el eje Z si se controla en modo diferencial.
El robot está diseñado y construido desde cero, empleando diversidad de materiales: madera, metal, plástico y elastómeros. Aunque inicialmente solo se diseñó parte de las ruedas mediante CAD (Fusion360), para el trabajo de la asignatura se terminó por modelar el robot completo dentro del software.
Cuerpo del robot
El cuerpo del robot esta hecho de contrachapado de 5mm cortado a mano con una segueta de marquetería y pegado con cola blanca. Se trata de un diseño ligero a la par que resistente, que mantiene de forma segura la electrónica en su interior. Debido a que el robot podía experimentar golpes, se añadió un paragolpes hecho con una lámina de metal a lo largo de su perímetro.
Ruedas
Quizás la parte más interesante del robot. Aunque existen soluciones comerciales, pueden ser muy caras, por lo que se decidió hacer estas ruedas de forma artesanal. En la estructura de las ruedas también combinan diversos materiales. El buje esta impreso en 3D al igual que el núcleo de los rodillos. Los rodillos están recubiertos de un tubo de silicona para mejorar su agarre y están conectados al buje mediante soportes metálicos (fabricados a partir del mismo material que el paragolpes). El grupo de buje más rodillos se conecta mediante una chapa metálica (reciclada de una carcasa de ordenador) a un acople de aluminio que a su vez se monta sobre el eje de cada motor.
Electrónica
El robot está alimentado por una batería de litio (LIPO) de 12 voltios nominales. Estos 12 voltios se emplean por un lado directamente para accionar los motores de corriente continua mediante unos puentes H dobles (L298N) y por otro lado se reducen a 5 voltios para alimentar el resto de electrónica (incluida la parte lógica de los puentes H). La reducción de voltaje se realiza mediante un regulador de tensión conmutado. La salida del regulador se conecta a un Arduino Mega 2560 al cual se acoplan diferentes accesorios.
El robot tiene 5 sensores de infrarrojos situados estratégicamente bajo él para poder seguir líneas y detectar marcas en el suelo. Hay otros 4 sensores infrarrojos más, uno por rueda, que sirven de encoders para conocer la velocidad de cada rueda. También se incluyen 6 sensores de ultrasonidos que permiten al robot detectar objetos situados a su alrededor.
Para el control del robot, además de los algoritmos internos, se pueden emplear dos medios inalámbricos: un mando de PlayStation 2 con un receptor RF y un transceptor bluetooth AT-09.
Programación
Para la programación del robot se ha empleado el IDE de Arduino. Se ha realizado un único código que permite la selección de diferentes modos de operación. Si bien es cierto que el robot incluye numerosos sensores, en este caso solo se ha utilizado un sensor de infrarrojos para el seguimiento de líneas.
App móvil
Para aprovechar el transceptor bluetooth del robot, se ha creado una app móvil utilizando la plataforma Thunkable. Desde esta app se puede seleccionar el modo de operación del robot e incluso controlarlo directamente desde el teléfono móvil en base a las lecturas del giroscopio.
Para concluir, se trata de un robot con numerosas posibilidades, pero debido al tiempo disponible en la asignatura se ha limitado su funcionalidad. En un futuro se plantea realizar una programación más elaborada que saque el máximo partido de los sensores y actuadores del robot.
[:en]This post provides an overview of the robot presented for the Mobile Robotics subject. This robot was originally developed for the Olimpic Robotic Challenge promoted by Makers UPV.
Mechanical design
The robot is holonomic, meaning that each of its degrees of freedom can be controlled directly. It is capable of moving around on the XY plane without the need to rotate, but it can do so around the Z axis when controlled in diferential mode.
The robot is designed and built completely from the ground up, using many kinds of materials: wood, metal, plastic and elastomers. Although only some parts of the wheels were designed using a CAD software (Fusión360), the rest of the robot was modeled for the course.
Bodywork
The robot’s main body is made of 5mm plywood manually cut and glued using wood glue. It is a light yet a sturdy design that holds al the electronics securerly inside. As the robot could get hit, a metal bumper made from a metal strip was added around its perimeter.
Wheels
Perhaps, the most interesting part of the robot. Although there are commercially available solutions, they can be quite expensive, therefore it was decided to make them from scratch. The wheel structure also combines several materials. The hub and the core of the rollers are 3D printed. The rollers are coverd with a silicone tube and fixed to the hub using metal brakets (made from the same material as the bumper). This sub assembly is connected through a metal plate to a coupler made from aluminium that it self is secured to the motor shafts.
Electronics
The robot is powered with a 12 volt lithium (LIPO) battery. These 12 volts are used directly to drive the direct current motors via a double H bridge (L298N) and on the other hand they are lowered to 5 volts to power the rest of the elecontrics. To step down from 12 volts to 5 volts a commuted voltage regulator is used. The output of the regulator is connected to an Arduino Mega 2560 to which other accessories are plugged.
There are 5 infrared sensors located underneath the robot used to follow lines and detect marks in the ground. Another 4 sensors of the same kind are used as encoders to obtain the speed of each wheel. The robot also includes 6 ultrasound sensors to detect objects around it.
Apart from the internal control algorithms, the robot can also be controlled with a PlayStation 2 remote control with an RF receiver or via bluetooth with its At-09 transceiver.
Para el control del robot, además de los algoritmos internos, se pueden emplear dos medios inalámbricos: un mando de PlayStation 2 con un receptor RF y un transceptor bluetooth AT-09.
Programming
The robot was programmed using the Arduino IDE. Only one piece of code was developed which allows the selection of different operation modes. Eventhough the robot has many sensors, in this case only one infrarred one was used for the line following mode.
Mobile app
To make use of the bluetooth transceiver, a mobile app was developed using the Thunkable plaftorm. From the app any operation mode can be selected and it is even possible to directly control the robot from the smartphone based on the internal gyroscope.
To sum up, it is a robot with many possiblities, but due to the limited time available during the course only a simple application was developed. There are plans to develop a more complex application to take advantage of all the sensors and actuators.[:]