Nuestro objetivo para este proyecto era la construcci\u00f3n de un brazo robot controlado mediante Arduino, que pudiese coger peque\u00f1os objetos de peso reducido, desplazarlos y soltarlos en otro lugar cercano. Para ello deb\u00eda contar con la capacidad de rotar sobre s\u00ed mismo, contar con un par de articulaciones que permitiesen regular altura e inclinaci\u00f3n, y una pinza que permitiera el agarre. Para lograrlo hemos tenido que adaptarnos a los medios de los que dispon\u00edamos, as\u00ed como investigar sobre el funcionamiento de los componentes que hacen posible el movimiento del brazo.<\/p>\n\n\n\n
Materiales<\/h1>\n\n\n\n
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Material<\/h2>\n\n\n\n
Placa Arduino UNO<\/p>\n\n\n\n
Protoboard<\/p>\n\n\n\n
Cables<\/p>\n\n\n\n
Motor paso a paso<\/p>\n\n\n\n
Mini – Servomotor x 4*<\/p>\n\n\n\n
Potenci\u00f3metro x 3<\/p>\n\n\n\n
Cart\u00f3n<\/p>\n\n\n\n
Palos de madera<\/p>\n\n\n\n
M\u00f3dulo de alimentaci\u00f3n MB-102<\/p>\n\n\n\n
El motor paso a paso es el principal art\u00edfice de la rotaci\u00f3n del brazo. Es un dispositivo electromec\u00e1nico que convierte los impulsos el\u00e9ctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa que es capaz de girar una cantidad determinada de grados en funci\u00f3n de sus entradas de control.<\/p>\n\n\n\n
Nos hemos valido de la librer\u00eda Stepper.h para hacer uso del motor, y tiene un funcionamiento muy sencillo en realidad: est\u00e1 conectado a un potenci\u00f3metro que, en caso de leer valores dentro de un rango determinado (< 23), esto es, cuando giramos el potenci\u00f3metro hacia la izquierda, el motor paso a paso girar\u00e1 hacia la izquierda; y cuando el potenci\u00f3metro lee valores dentro de otro rango (> 900), esto es, cuando giramos el potenci\u00f3metro hacia la derecha, el motor girar\u00e1 hacia esa direcci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
potVal0 = analogRead(pot0);\n if (potVal0 < 23 ) {\n motor.step(-100);\n }\n else if (potVal0 > 900) {\n motor.step(100);\n }<\/code><\/pre>\n\n\n\n
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Servomotores<\/h2>\n\n\n\n
Los servomotores hacen la funci\u00f3n de articulaciones, y se encargan de ajustar la altura e inclinaci\u00f3n de la pinza, as\u00ed como de abrirla y cerrarla. Un servomotor es un motor el\u00e9ctrico que permite mantener una posici\u00f3n determinada, as\u00ed como cambiar la posici\u00f3n a la que elijamos nosotros. En este caso, le indicaremos el valor mediante los potenci\u00f3metros a los dos primeros, del tercero se encargar\u00e1n los botones.<\/p>\n\n\n\n
* En los materiales hay cuatro porque durante la realizaci\u00f3n de la pr\u00e1ctica rompimos uno, pero s\u00f3lo se utilizan tres.<\/p>\n\n\n\n
void ServicioBoton0(){\n if (millis() > T0 + 1000){\n for (int p = 0; p < 90; p++){\n servomotor3.write(p);\n }\n T0 = millis();\n }\n}\n\n\nvoid ServicioBoton1(){\n if (millis() > T0 + 1000){\n for (int p = 90; p > 0; p--){\n servomotor3.write(p);\n }\n T0 = millis();\n }\n}\n<\/code><\/pre>\n\n\n\n
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Bot\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n
Hay dos botones que se encargan de manejar la pinza, uno para abrirla y otro para cerrarla. Ambos funcionan mediante interrupciones, y cuando detectan la pulsaci\u00f3n ejecutan sus respectivas rutinas.<\/p>\n\n\n\n
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Potenci\u00f3metros<\/h2>\n\n\n\n
Los potenci\u00f3metros son el m\u00e9todo elegido para controlar tanto el motor paso a paso como los dos primeros servomotores. Funcionan como un divisor de tensi\u00f3n o voltaje, y nos permite enviar se\u00f1ales entre 0 y 1024 muy c\u00f3modas de regular, lo cual hace que controlar el brazo articulado sea intuitivo y bastante preciso.<\/p>\n\n\n\n
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M\u00f3dulo de alimentaci\u00f3n MB-102<\/h2>\n\n\n\n
Investigando en Internet le\u00edmos que, si todos los motores se alimentan desde la placa de Arduino UNO, la corriente puede llegar a quemar la placa, y que era m\u00e1s correcto realizar las conexiones tal y como se observa en esta imagen, ya que la alimentaci\u00f3n proviene del m\u00f3dulo MB-102, haciendo que la intensidad para alimentar los motores no pase por la placa de Arduino.<\/p>\n\n\n\n
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C\u00f3digo<\/h1>\n\n\n\n
#include <Servo.h>\n#include <Stepper.h>\n\nServo servomotor3; \/\/Servomotor pinza\nServo servomotor2; \/\/Servomotor enmedio\nServo servomotor1; \/\/Servomotor abajo\nStepper motor(2048, 4, 6, 5, 7);\n\nint i;\nint j;\n\nconst int pot0 = A0; \/\/Potenciometro 1\nint potVal0;\n\nconst int pot1 = A1; \/\/Potenciometro 2\nint potVal1;\nint nuevoPotVal1;\n\nconst int pot2 = A2; \/\/Potenciometro 3\nint potVal2;\n\n\nconst int boton0 = 2;\nconst int boton1 = 3;\nlong T0 = 0;\n\nvoid setup() {\n\n pinMode(boton0, INPUT);\n pinMode(boton1, INPUT);\n attachInterrupt(0, ServicioBoton0, RISING);\n attachInterrupt(1, ServicioBoton1, RISING);\n\n servomotor1.attach(9);\n servomotor2.attach(10);\n servomotor3.attach(11);\n motor.setSpeed(5);\n\n Serial.begin(9600);\n}\n\nvoid loop() {\n \n potVal0 = analogRead(pot0);\n if (potVal0 < 23 ) {\n motor.step(-100);\n }\n else if (potVal0 > 900) {\n motor.step(100);\n }\n\n potVal1 = analogRead(pot1) \/ 11.4;\n servomotor1.write(potVal1);\n \n potVal2 = analogRead(pot2) \/ 11.4;\n servomotor2.write(potVal2);\n\n}\n\nvoid ServicioBoton0(){\n if (millis() > T0 + 1000){\n for (int p = 0; p < 90; p++){\n servomotor3.write(p);\n }\n T0 = millis();\n }\n}\n\n\nvoid ServicioBoton1(){\n if (millis() > T0 + 1000){\n for (int p = 90; p > 0; p--){\n servomotor3.write(p);\n }\n T0 = millis();\n }\n}\n\n\n<\/code><\/pre>\n\n\n\n
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Controles<\/h1>\n\n\n\n
El brazo de controla mediante 3 potenci\u00f3metros y un bot\u00f3n<\/p>\n\n\n\n
El primer potenci\u00f3metro mueve el motor paso a paso y permite rotar el brazo<\/li>
El segundo potenci\u00f3metro mueve el primer servomotor y regula la altura<\/li>
El tercer potenci\u00f3metro mueve el segundo servomotor y regula la inclinaci\u00f3n<\/li><\/ul>\n\n\n\n
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Problemas<\/h1>\n\n\n\n
A lo largo del desarrollo hemos experimentado gran cantidad de problemas que nos han llevado a experimentar numerosos quebraderos de cabeza. Al principio la rotaci\u00f3n vertical iba a funcionar tambi\u00e9n mediante un servomotor, sin embargo, un funcionaba como nosotros quer\u00edamos y al final investigando descubrimos el motor paso a paso, que si se parec\u00eda m\u00e1s a nuestra idea de poder girar sin l\u00edmite.<\/p>\n\n\n\n
La pinza tambi\u00e9n iba a funcionar mediante un potenci\u00f3metro, sin embargo, el que conseguimos para tal prop\u00f3sito no le\u00eda bien los valores, por lo que tuvimos que reemplazarlo por un bot\u00f3n. Este tambi\u00e9n nos dio bastantes problemas porque daba en ocasiones valores arbitrarios, aunque conseguimos paliarlo mediante software.<\/p>\n\n\n\n
Otro problema importante que hemos tenido es que al brazo le daban espasmos de vez en cuando de forma aleatorio, y llegamos a la conclusi\u00f3n de que al estar leyendo continuamente todos los potenci\u00f3metros y escribiendo los valores en los servomotores el sistema se estaba sobrecargando y se escapaba alg\u00fan valor que hac\u00eda que el brazo sufriese movimientos bruscos espor\u00e1dicamente. Para ello optamos por tomar medidas orientadas a leer un potenci\u00f3metro y mover un servomotor cada vez.<\/p>\n\n\n\n
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Potenciales mejoras<\/h1>\n\n\n\n
Las principales mejoras que implementar\u00edamos en la pr\u00e1ctica ser\u00edan:<\/p>\n\n\n\n
Mejorar tanto los materiales de construcci\u00f3n como la potencia de los servomotores (necesitar\u00edan probablemente una mejor fuente de alimentaci\u00f3n) para que pudiesen mover elementos m\u00e1s pesados<\/li>
Implementar una interfaz bluetooth o Wi-Fi para facilitar y mejorar los controles<\/li><\/ul>\n\n\n\n