DrakerDG

Este proyecto consiste en la creación de un robot de seis patas (hexápodo), de tres por lado en forma paralela. La idea estructural tiende a parecer en la medida de lo posible a un insecto. El diseño mecánico toma como referencia la robótica BEAM*, pero la electrónica y programación son de mayor complejidad.

Diseño preliminar (Bosquejo)

Objetivos

• 1.- El robot debe de ser físicamente pequeño y de bajo peso.
• 2.- La velocidad de desplazamiento debe de ser lo más veloz posible, con capacidad de giro y reversa.
• 3.- Debe de ser comandado por un microcontrolador.
• 4.- Como mínimo debe tener un sistema sensorial (ultrasónico, mecánico, infrarrojo o de cualquier otro tipo).
• 5.- Los materiales de construcción pueden ser reciclados, tanto para la estructura, la parte mecánica, motores, engranajes, o los dispositivos electrónicos.
• 6.- Debe tener la máxima autonomía posible.

Dimensiones

Hasta el momento no tengo una dimensión especifica y mucho menos el peso. Esto dependerá en gran parte de la parte mecánica, como por ejemplo los motores y engranajes. También la parte electrónica influirá en las dimensiones, en especial la parte que dará energía para el funcionamiento. La batería es un factor de estos, así como la posibilidad de una celda solar. El robot debe ser lo suficientemente pequeño como para caber en la palma de la mano.

Método de desplazamiento

Entre los más comunes introducidos en la robótica, para el caso de hexápodos, están el desplazamiento tipo trípode (Tripod Gait), el tipo ola (Wave Gait) y el tipo onda (Ripley Gait). Comparando estos tres tipos de desplazamiento existen dos puntos importantes a diferenciar: La velocidad y la estabilidad. Podemos clasificarlos de la siguiente manera:

Desplazamiento	Velocidad	estabilidad	Puntos de apoyo
Tripod Gait	Alta	Baja	3
Wave Gait	Baja	Alta	5
Rypley Gait	Media	Media-alta	4-5

Como uno de los objetivos es la velocidad optaremos por el desplazamiento tipo trípode (Tripod Gait), cuidando de controlar el centro de masas de robot para minimizar el riesgo de desestabilizar el sistema. Una forma es situar el centro de masas justo en la parte media entre las patas (tres) con las cuales se esté apoyando, también debe estar lo más bajo posible. En base a la idea preliminar del diseño este estará aproximadamente en el centro físico del robot.

Secuencia de desplazamiento de patas

Desplazamiento tipo tripode (Tripod Gait)

Microcontrolador

Hasta el momento no he decidido cual utilizar, pero es muy probable que este sea de superficie (SMD), ya que estos son las versiones mas pequeñas, lo que si es casi seguro es que tendrá que estar provisto un ADC para algunos datos de muestra analógicos. También como muy buena opción están los drivers para los motores en versión de superficie. Resistores, capacitores, LEDs, reguladores, diodos, transistores, etc., también tienen que ser SMD.

Dispositivos SMD

Sensores

Como primera opción está la posibilidad de utilizar interruptores mecánicos (microswitch), a manera de antenas para detectar obstáculos. También puede tener sensores infrarrojos para detectar objetos mas alejados.

Tengo una idea que hasta la fecha no he experimentado, consiste en modificar el funcionamiento de un micrófono, sujetando en este un metal en forma de antena, y por medio de filtros, dedicar su funcionamiento a frecuencias especificas, para que no solo detecte obstáculos al rozar la antena, si no que podría reaccionar a sonidos. Esta idea es una especie de sentido del tacto y oído al mismo tiempo, similar a la función de las antenas de algunos insectos.

Sensor de tacto y sonido (Prototipo)

Materiales

Uno de los materiales que al momento he encontrado es el de los empaques plásticos de algunos productos (los que comúnmente se tiran a la basura), una de sus características importantes es la facilidad de moldearlo, ya que se pude cortar con navaja o tijeras, de relativa rigidez y se encuentran en varios grosores. Es un material relativamente liviano.

Para ejes, extremidades de las patas se puede hacer uso de alfileres de costura, de preferencia de los más angostos. Estos son moldeables y bastante rígidos, también se pueden soldar utilizando un cautín de baja potencia.

En caso de partes mas rígidas se puede utilizar lamina delgada, puede ser latón, o de algún otro tipo de metal. Estas se pueden cortar con tijeras (de preferencia para metal) e incluso soldar.

Plastico, alfileres y lamina de metal

La tecnología celular será una fuente principal de material de reciclaje. Por ejemplo los motores de los vibradores es una opción. Por el momento tengo algunos y conseguí información de consumo, revoluciones, peso, voltaje, etc., para realizar las pruebas preliminares. El más pequeño que tengo es uno de aproximadamente 4 milímetros de diámetro y ocho de largo, al cual desmonté la leva de vibración, para hacerlo girar libremente. Funciona con voltajes relativamente bajos, con una batería de 1.2V (recargable) funciona bastante bien.

Motor de vibrador de celular

En el siguiente video se puede ver funcionando el micro motor con un trozo de foamy a manera de propulsor para poder apreciar el giro.

Siguiendo con los recursos celulares, las resistencias, capacitores, diodos y transistores, pueden ser de este origen. La batería como primera opción tengo una de un handsfree bluetooth de 3.7 voltios, aunque la carga es reducida (140mAh), lo compensa la dimensión de aproximadamente 4×20x25 milímetros. Es una batería de carga rápida sin efecto de memoria (Li-Ion-polímero) y pesa aproximadamente 3 gramos. En el caso de adicionar una celda solar, tengo contemplado utilizar dos o tres celdas de las de calculadoras solares (las más pequeñas), conectadas en serie para superar el voltaje de la batería, por lo menos unos 4.5 voltios.

Bateria de 3.7V Li-Ion-polímero

Otras imágenes de más micro-motores.

Otros micro-motores (Opciones)

Imágenes de placas de celular y handsfree bluetooth.

Placas de celular y handsfree para reciclaje

Autonomía

Esto dependerá del consumo de los motores, y la parte electrónica. También de la fuente de energía. Hasta el momento como fuente principal tengo una batería recargable, pero pueden ser dos en paralelo, siempre y cuando el peso y la dimensión no aumenten demasiado. También está como posibilidad el uso de celdas solares para mantener la carga de las baterías el mayor tiempo posible. La parte electrónica y de programación pueden controlar el nivel de carga para periodos de actividad y reposo. Puede activar estados de latencia para recargar las baterías, buscando una fuente de luz, censando el nivel de voltaje de las celdas solares.

*BEAM es el acrónimo de Biology (Biología), en la cual se fundamentan los diseños tomando como base a los seres vivos y la naturaleza, Electronics (Electrónica) con la cual se crean sus pequeños cerebros, principalmente a base de transistores, Aesthetics (Estética) al ser sencillos, es posible darles un aspecto más agradable. Y finalmente Mechanics (Mecánica) que es tan importante como su cerebro, la cual le da la funcionalidad necesaria para moverse, ya sea que caminen o brinquen.

Mecanismo 1.0 (Patas)—>