Robot Velocista QTR8A (Parte I - Materiales)

MATERIALES

Esta sera una serie de post relacionados a la construcción de un robot velocista de competencias basado en los sensores QTR8A. sera una continuacion con la serie de post:
http://aprendiendofacilelectronica.blogspot.pe/2014/12/robot-velocista-de-competencia.html
http://aprendiendofacilelectronica.blogspot.pe/2014/12/robot-velocista-de-competencia_3.html
http://aprendiendofacilelectronica.blogspot.pe/2014/12/robot-velocista-de-competencia_4.html
http://aprendiendofacilelectronica.blogspot.pe/2015/04/modificacion-libreria-qtr-sensors-para.html
http://aprendiendofacilelectronica.blogspot.pe/2015/04/modificacion-libreria-qtr-sensors-para_18.html
en donde  el robot velocista se basaba en los sensores QTR8RC.
La construcción es de forma similar, por lo que ya no entrare en detalles, entonces empezemos!

1. Modulo de sensores QTR8A

Estos sensores funciona de manera analógica, es decir que dependiendo de lo opaco que sea la superficie obtendremos valores de voltaje, para  obtener estos valores, ya que son 8, sera necesario hacer uso de un microcontrolador  que disponga de 8 pines de entradas analógicas (ADC) , el llamado para serlo es el popular arduino. Adicionalmente de 3 pines , "alimentacion de 5 V", "GND" y "Led on", este ultimo sirve para controlar el encendido y apagado de los sensores. Ademas dispone de estas características:

• Dimensiones: 749,3 x 12,7 mm (pines sin cabecera instalada)
• Tensión de funcionamiento: 5,0 V
• Corriente de alimentación: 100 mA
• Formato de salida: 8 analogicos
• Rango de tensión de salida: 0 V a 5V
• Óptima distancia de detección: 3 mm
• Alcance máximo recomendado: 6 mm
• Peso sin pines del cabezal: 3,09 g

Cuando el sensor detecta una superficie negra, la tensión de salida de los sensores aumentara en un rango cercano a los 5 volts, y cuando detecta una superficie blanca, la tensión de salida del los senores sera cercana a los 0 volts. Pololu nos facilita una libreria en arduino con el cual facilita el uso de este arreglo de sensores puedes descargarlo de este link:

https://mega.nz/#!i8VQVBCY!1EshEtQ7qQQSOv001DZfFsZ-_Tdo9ykHoQvhgfzURjc ya se explicara mas adelante su uso.

    2. Arduino Nano

El infaltable y omnipresente arduino que todo lo puede, amen. En su versión reducida llamada "Nano" sera el cerebro principal que comandara al robot pues su facil y sintaxis de programación y hardware ya montado para su funcionamiento  nos permitira realizarlo en un menor tiempo, ademas de que contamos con un sin numero de librerias y uno de esas es justamente la de los sensores qtr8a. Se pueden usar otro  tipo de microntroladores, siempre y cuando se disponga de las 8 entradas analógicas necesarias para el uso de los sensores.

     5. Micromotores 10:1 HP Pololu (micrometal gear motor)

Estos motores funcionan a 6 V y tienen 3000 rpm de velocidad a ese voltaje, incluyen tmabien una caja de engranajes reductores de 10:1 con el cual obtenemos un torque final de 0.3 Kg-cm, suficientes para hacer correr como un rayo a nuestro robot. Al ser un motor de tipo HP (High Power), el consumo de estos es de 1.6 A en Pico, 120 ma libre sin cargaalguna ,y  con carga consumen alrededor de 500 mA.

Es importante tener en cuenta que si el voltaje del motor es aumentado, corre el riesgo de que se pueda quemar ya que  sus escobillas internas son muy finas, si quieres usar algo mas robusto en cuanto a duracion puedes elegir el de tipo (HPCB), que dispone de escobillas de carbon, la cual garantiza su durabilidad en competiciones. link: https://www.pololu.com/product/999

    4. Driver TB6612FNG

La función del driver de motor es la de suministrar la suficiente energía a los motores  para que entreguen toda su potencia sin ningun inconveniente, la capacidad de entregar corriente es un parametro importante en los drivers, ya que si por ejemplo nuestro micromotor exige una corriente de 1 Amp, y el driver es de solo 500 ma, pues al que le ira mal es al driver, corriendo el riesgo que se queme mas no el motor. en este este post explico mas a profundidad sobre el uso de este driver :http://aprendiendofacilelectronica.blogspot.pe/2016/11/control-de-motores-dc-con-modulo-driver.html

    

    5. Brackets 

Usaremos estos brackets de pololu en su version pequeña, la funcion de los brackets sera la de unir el los micromotores con el chasis del motor.

    6. Ball Caster 3/8 " de plastico  Pololu

 

Usaremos 2 de estas ball caster, que  seran en tercer punto de apoyo del robot, la ventaja de estas ballcaster es que son muy pequeñas y livianas por lo que el robot se puede desplazar con suma facilidad sobre la superficie sin mucho rozamiento.

    7. Bateria de Lipo de 7.4 Volts

Existen variedad de vaterias de lipo como tambien las hay de diversas marcas, lo que nos intereza aca es saber su capacidad de corriente y volaje, para el robot velocista es necesario que el voltaje de la bateria se de 7.4 volts, ya que nuestro motor funciona a ese voltaje, conviene usar una bateria que su capacidad de corriente este alrededor de los 500 mA a 1000 mA, oviamente que la bateria al almacenar mas cargas, es mas costosa y pesada, mucho ojo con esto, ya que no nos conviene que el robot sea muy pesado y que tampoco se agoten rapidamente las baterias.

    7. Llantas de Goma

Este tipo de llanatas no son muy comerciales, y solo las venden en algunas tiendas especializadas, la ventaja de estas llantas con otras convencionales, es que estas estan hechas de caucho liquido silicon, es por ello que presentan un mejor agarre, permitiendo ir  a velocidades mayores sin correr riesgo de derrape. Si deseas este tipo de llantas puedes comunicarte conmigo, (Lima-Provincias) a mi correo electronico. Tambien puedes empezar con las llantas convencionales de pololu como esta https://www.pololu.com/category/41/solarbotics-wheels, 

    8 . PCB Chasis

Si lo que quieres es hacer algo mas profesional y competitivo, pues puedes fabricarte con tu propio diseño y forma este tipo de chasis, en donde es a la misma vez el circuito electrónico donde se montan las partes electrónicas y mecánicas del robot. es importante que la pcb sea de doble cara para que el circuiro sea pequeño y de fibra, para que sea resistente.

Si deseas adquirir este tipo de placas o obtener los planos de diseño puede comunicarte conmigo a mi correo electronico: marko.antonio.1.16.92@gmail.com.

El diseño puede ser realizado en Ares de proteus o eagle ambos software disponen de las herramientas necesarias para el diseño del PCB unir pistas y trabajar en doble capa asi tambien como dar forma a la pcb etc.

   9 . Componentes electronicos varios

• Switch de encendido apagado
• Pulsadores
• resistencias smd de 330 Ohms
• Leds smd
• diodo rectificador de 2 Amp
• Capacitores filtro de 1000uf 
• Capacitoresfiltro  ceramicos de codigo 104 - 0.1 uf, 103 - 0.01uf
• Espadines machos.

Consideraciones a tener en cuenta para diseño de robot

Consideraciones para realizar un robot velocista:

• Tiempo de realización del robot 
• Disponibilidad de materiales en el mercado local.
• Importación (caso que no hayan piezas en mercado local).
• Complejidad del diseño (hardware y software) 
• Mayor complejidad , mayor tiempo , menor complejidad, menor tiempo 

Consideraciones:

• Peso
• Centro de masa
• Baterias
• Tamaño
• Filtrado de ruido
• Llantas 

Diseño de Placa PCB

• software Proteus (isis ares) o Eagle
• Componentes superficiles (smd)
• Recomendado usar doble capa
• Peso debe centarce en el eje de  motores, 
• No debe exeder los 20 x 25cm
• Reacomendable usar  PCB fibra 

Reglas en competencias 

• Solo tracción tipo diferencial.
• Dimensiones máximas de robot: 20 cm ancho x 25 cm de largo.
• Solo se permite accionamiento manual del robot.
• Pista de Competencia contendrá 2 colores: blanco y negro.
• Grosor de la línea de la pista: 2cm máximo.
• Radio de Curvas Mínimo: 10 Cm
• La pista generalmente es impresa sobre banner publicitario o sobre tabla de madera melamine.

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