BRAZO ROBOT ARDUINO I E S MELNDEZ VALDS

BRAZO ROBOT ARDUINO I. E. S. MELÉNDEZ VALDÉS VILLAFRANCA DE LOS BARROS

INTRODUCCION

INDICE 1. - Objeto de la construcción 2. - Descripción del objeto 3. - Planificación del objeto 4. - Operaciones a realizadas. 5. - Programación del brazorobot. 6. - Presupuesto 7. - Bibliografía.

1. - Objeto de la construcción Desde el grupo de I+D+I del I. E. S. Meléndez Valdés de Villafranca de los Barros hemos querido diseñar y construir un brazo-robot que permita coger un objeto desde un lugar determinado y colocarlo en otro siguiendo un programa de trabajo. La tarea puede resultar en principio complicada, pero una vez estudiado y abordado, y siguiendo unas pequeñas pautas de trabajo, se hace fácil para su compresión y realización.

2. - Descripción de objeto: La base del robot la realizamos con el asiento de una silla del taller de tecnología con el fin de dotarlo de estabilidad porque tiene gran peso. Sobre esta base se coloca una columna en la que se instalará un mecanismo para que pueda girar sobre si mismo. En el extremo superior se coloca nuevamente otra columna, de tal forma que pueda girar en sentido vertical y así coger o colocar objetos desde abajo a arriba. Igualmente en el extremo colocamos una pinza que pueda atrapar los objetos.

El objeto en si, se realiza con un sistema de transmisión piñon-rueda que se repite en todos los elementos queremos que roten. Para controlar el robot instalaremos dispositivos. Uno de ellos será un programador cíclico realizado con una lata de refrescos para que puedan ver como es el programa de forma física. Una vez realizado este programador cíclico, detallaremos un programa con arduino y controlado por el ordenador. 3. - Planificación del objeto. Los materiales que necesitamos para realizar este robot son: Contrachapado para realizar el móvil, la torre y el brazo y pinzas del robot. Lo ideal es que no sea rectangular, sino de forma hexagonal, ya que así girará mejor.

Cinco motores de 4. 5 voltios. Tres tornillos sin fin, dos ruedas engranada lo más grande posible y dos pequeñas Tornillos, tuercas y arandelas 4. - Operaciones realizadas. 1. - Se mide, dibuja y corta con una segueta los diferentes elementos para construir el móvil soporte del robot. Se hace de forma hexagonal o circular, en el medio se hace un agujero en el que incorporara la torre que se explica en el siguiente paso. 2. - Se traza y corta una torre prismática de plástico y se pega en la parte inferior de esta torre un engranaje lo más grande posible. En la parte superior se pegas un motor con un tornillo sinfín y se abres una horquilla para que puedas posteriormente incorporarle un rectángulo de contrachapado que será el brazo del robot.

Se atornilla esta torre al ase y se engrana un motor con tornillo sinfín de tal forma que gire libremente. Pega el motor en la base. 3. - Se confecciona un rectángulo que será el brazo del robot y se pega en un extremo un engranaje que engranará con el tornillo sinfín de la torre. Se atornilla en la parte superior de la torre. En el otro extremo se pegas justo en el medio un motor con su tornillo sinfín. Se engrana y atornilla dos pequeños engranajes a los que se les ha pegado dos pinzas de contrachapado. Se asegura de que se abren y cierran fácilmente. 4. - En la plataforma se podría pegar un sensor de ultrasonidos y de infrarrojos y incluso una cámara de video. Así podríamos detectar objetos, personas o animales y podrás ir viendo que como va el proceso a medidas que los usamos. No lo incorporamos, pues no lo consideramos necesario

5. - Se alimenta y conecta todo correctamente a una batería previamente cargada o a una fuente de alimentación. 6. - Se ajusta todo y se prueba varias veces hasta que vemos que funciona correctamente. 7. - Se programa el robot con arduino. 8. - Se pinta todo con aspecto futurista. 9. - Se muestra al resto de compañeros de otras clases. 6. - Programación con Arduino. Durante las operaciones anteriores se ha construido un brazo robótico con tres grados de libertad, esto es, con tres movimientos independientes, a saber, giro a izquierda y derecha, subida y bajada de brazo, y apertura y cerramiento de pinza. Cada uno de estos movimientos se controlan cerrando o no unos interruptores.

La secuencia consiste en automatizar los movimientos del brazo de forma que no haga falta la participación humana para que el mismo realice su trabajo. Esta automatización se conseguirá sustituyendo los interruptores mencionados por relés que, controlados por un dispositivo Arduino, abran y cierren el circuito para que el brazo se mueva de la manera deseada. Lo primero a realizar es medir el tiempo que el brazo emplea en hacer cada uno de sus movimientos. Estos serán empleados para programar el dispositivo. Los tiempos medidos en segundos son: Tiempo de Giro=5 s, Tiempo de bajada de Brazo=2 s, y Tiempo de cierre de Pinza=1, 140 s. Con esta información se realiza el siguiente programa para Arduino, que va cerrando primero el relé de giro, después de cuatro segundos el relé de bajada de brazo y tras 2 segundos el de cierre de pinza.

La primera parte termina dejando pasar 1, 140 segundos más. Ahora se desactiva el interruptor de bajada de brazo y este sube, tras dos segundos se desactiva el interruptor de giro y el brazo vuelve a su posición inicial, tras 4 segundos haciendo esto, y tras un segundo para finalizar bien el proceso, el programa comienza de nuevo.

El programa quedó como sigue: /* Este programa de Arduino sirve para controlar un brazo robotico con tres grados de libertad. Se controlan tres reles que accionan tres motores en un sentido o el contrario. This program code is in the public domain. */ // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards. // Seccion de definicion de variables. int R = 13; // El Pin 13 controla la Rotacion. int B = 12; // El Pin 12 controla el Brazo int P = 11; // El Pin 11 controla la Pinza // La rutina setup se ejecuta una sola vez cuando comienza el programa. void setup() { // initializamos los pines como de salida. pin. Mode(R, OUTPUT); pin. Mode(B, OUTPUT); pin. Mode(P, OUTPUT);

// la rutina loop se ejecuta una y otra vez sin parar. void loop() { digital. Write(R, HIGH); // conecta el rele de Giro delay(5000); // espera 5 segundos digital. Write(B, HIGH); // conecta el rele de Brazo delay(2000); // espera 2 segundos digital. Write(P, HIGH); // conecta el rele de Pinza delay(1140); // espera 1, 140 segundos digital. Write(B, LOW); // desconecta el rele de Brazo delay(2000); // espera 2 segundos digital. Write(R, LOW); // desconecta el rele de Giro delay(5000); // espera 5 segundos digital. Write(P, LOW); // desconecta el rele de Pinza delay(2000); // espera 2 segundos delay(1000); // Espera 1 segundo } Tras comprobar que el brazo hacía lo que debía dimos la práctica por terminada.

6. - Presupuesto: El presupuesto del brazo-robot corresponde a todos los materiales que se han utilizado para su construcción si incluir la mano de obra y otros elementos como son la placa de programación de arduino, pues no la consideramos como parte integrante del brazo. CONCEPTO CANTIDAD PRECIO SUBTOTAL tuercas tornillos arandelas motores interruptores conductores estaño silicona pintura pila 4. 5 v Contrachapado Finales de carrera emisora rf receptores sensor ultrasonido sensor infrarrojos tornillos sin fin 10 10 20 5 1 6 1 5 4 1 2 2 1 1 3 0. 1 5 3 0. 001 0. 3 1 0. 6 5 1 25 45 34 15 1 1 1 2 25 3 0. 006 0. 3 1. 5 4 0. 6 10 2 25 45 34 15 3 TOTAL 172, 406