Fabricar Brazo Robot

Pros y Contras a la hora de fabricar un Brazo Robot.

Más abajo encontrarás una serie de documentos en PDF y comprimidos en un ZIP con los planos y diseños de un brazo robot a base de servomotores. Está muy bien documentado. Quien desee fabricarse un brazo robot aquí tiene toda una joya en la que inspirarse. Repito: "Sólo para inspirarse". La electrónica que usa el autor (el documento no es mío) está desfasada, ya que hoy en día el puerto paralelo está en desuso y todo funciona a través de USB. Windows XP y todos los Windows modernos (con kernel de 32 ó 64 bits) no permite dirigirse al puerto paralelo de forma directa, sino que el proceso pasa a través del sistema operativo y ello conlleva en la programación invocar una DLL (una librería). En la mayoría de casos sería a través de "NTPORT.DLL", "IO.DLL" u otros.
 
 (Imagen ejemplo del documento)
 

Lo más interesante de estos documentos son los planos del brazo robot. Viene con las plantillas para fabricar el brazo robot real. Para materializarlo has de imprimir en tu impresora los planos del brazo, es a tamaño real 1/1. Recortas las piezas para usarlas como plantillas sobre madera tipo "fullola" (tiene un espesor de no más de 5 milímetros). También tienes la opción de hacerlo sobre plástico; lo suelen vender en grandes superfícies tipo "AKI" o "Leroy Merlín". Sea el material que sea, elige el más ligero y rígido que conozcas o puedas pagar. El resto es cortar las piezas con una sierra de marquetería. No digo más; el autor explica y ejemplifica como si lo tuvieras delante, con mucho sentido del humor y de forma amigable las aventuras y desventuras en la realización del brazo robot. Viene explicado el diseño, la mecánica, electrónica y algo sobre la programación.

El documento que vas a descargar pertenece a Jose Luis Domíngez. Desde aquí le doy las gracias por haberse tomado las molestias en documentar, recopilar, comentar y compartir sus experiencias. 
 

La programación y electrónica que explica en el documento sólo es válido si estás bajo MS-DOS o Windows 95/98(SE), porque estos sistemas operativos tiene un kernel (núcleo del sistema) de 16 bits y permite dirigirse a los puertos de manera directa con    Inp puerto, dato    y      Out puerto, dato.

Es necesario que tengas conocimientos de programación y electrónica, si no es así es absurdo intentar abordar este tipo de proyecto porque fabricar un brazo robot y ponerlo en funcionamiento a través de un ordenador es muy complejo. Por ejemplo, los servomotores tienen su propia forma de funcionar  y necesitan unas anchuras de pulsos muy concretas para que vaya a una posición determinada (haz clic aquí para más información). Más cuestiones a tener en cuenta es cómo realizar la comunicación del PC a los servos o micro-controlador. Si no se tiene nociones de manejo de puertos o comunicaciones con PICs es imposible abordar el proyecto.  Es un proyecto de gran envergadura: integra conocimientos de electrónica, programación, mecánica y, si quieres hacer algo serio, también matemáticas.

Pienso que para fabricar un brazo robot los servos no es lo más adecuado porque carece de fuerza real y, aunque son muy rápidos, no sabes cuándo han llegado a la posición final, así que se da por hecho en función de un tiempo determinado. Además, los servo-motores tipo "Futaba" de radio control (RC), tiene muy poca resolución; para 180 grados obtendrás una resolución de unos 100 puntos y "de aquella manera". Estos tipos de servos sólo son válidos si el proyecto robótico tiene una intencionalidad de juguete. El kit de la cuestión es conocer con precisión y resolución la posición de cada grado de libertad en todo momento y para ello se usa tecnologías como los Encoder o ResolverUsar potenciómetros con conversores A/D tampoco es recomendable porque sufren desgaste.
 
A continuación verás el proceso de fabricación de brazos robots educativos. Comprar uno de estos brazos resulta muy caro, solo aptos para empresas e instituciones educativas donde le sacarán un rendimiento y la amortización de su coste. El que ves en el vídeo es pequeño pero profesional, de la empresa Lab Volt y puede levantar hasta 4,5 kilos de peso. No se si tantos kilos pueda ser un fallo en la traducción del documental, lo normal para este tipo de brazos robots es llegar a levantar como mucho 2,5 kilos.

Fabricar Brazo Educativo.



Brazo Robot con Motores Paso a Paso. 

Los siguientes vídeos son brazos mecánicos hechos con motores paso a paso (PaP). Son de lo mejor que he visto en todo Internet con este tipo de motores.  Al usar motores PaP no se necesita control de posición, sólo al comienzo hay que buscar la posición cero; con un microrruptor o una fotocélula se consigue la posición cero de cada grado de libertad. Al no llevar control de posición, porque se hace desde los mismos motores, es el más sencillo de fabricar. La única "pega" que tiene es que levanta muy poco peso. De todas formas los servos tipo RC tampoco se les puede pedir gran cosa. Los motores PaP son más precisos y sencillos de controlar que los servos RC (es mi punto de vista, tan válido como el que piense lo contrario). Hay que tener en cuenta el handicap del peso, por eso se necesitará muelles o gomas a modo de contrapesos para contrarrestar el peso del propio brazo. Por eso en este tipo de brazo no conviene tener más de 4 grados de libertad (las pinzas o terminal no se considera como grado de libertad), y la morfología ha de estar pensada para este tipo de motores. Eso quiere decir que todo ha de estar muy bien compensado buscando el máximo rendimiento con el mínimo esfuerzo; el vídeo que verás a continuación es un ejemplo perfecto de ello.

Brazo robot con motores de pasos.


Otro ejemplo estupendo de brazo robot con motores paso a paso es el que sigue. Está realizado en metacrilato. Observa que utiliza un juego de muñeca tipo diferencial, de esta forma se consigue que los dos motores no tengan que estar en la muñeca. Una cosa muy buena que tiene este brazo es que todos los motores, incluido el que mueve las pinzas, están en la base del brazo, eliminando peso innecesario y de esta manera se aumenta el rendimiento. Por todo ello se puede permitir el lujo de tener 5 grados de libertad sin problemas.

Estupendo brazo robot con motores paso a paso.




Un proyecto robótico más sencillo y muy asequible:

Un proyecto más sencillo, barato y también robótico es fabricar un Plotter o máquina de CNC. Todos los componentes los encontrarás sin dificultad en carpinterías y ferreterías. Tiene dos ejes cartesianos X e Y, y un eje Z que sólo tendrá dos posiciones: "arriba" y "abajo", es decir, posición de reposo y posición de contacto. En este proyecto no hay problemas con las cargas de peso. En el vídeo se hace una introducción de cómo fabricar una CNC casera, realizada por el autor del vídeo: Ignacio R.

CNC Casera


Te recomiendo que mires el comentario del vídeo, dándole a "Mostrar más", porque ahí tienes todos los enlaces donde explica y se concreta cada una de las partes.



Otro proyecto robótico: Impresora 3D.

Otro proyecto genial es construirse una impresora 3D. Las ideas de cómo llevarla a cabo te puede servir para fabricarte un plotter porque los principios básicos son casi idénticos. Este es el tutorial más genial que he visto, y con creces, referente a la construcción de impresoras 3D personales. Un gran trabajo y desde aquí felicito y doy las gracias a Juan González Gómez (Alias: Obijuan). Esta persona es todo un ejemplo de filantropía compartiendo conocimientos.

Fabricar una impresora 3D.


Puedes hacer clic aquí para ver los 63 vídeos seguidos (son muchas horas), ya que desde esta web no permite apuntar a una lista de reproducción. Y en este otro enlace encontrarás lo mismo pero en página web.

Para terminar añadir que, si has de presentar un trabajo de fin de curso o de carrera, trata de que sea un proyecto sencillo, que sabes que puedes hacerlo realmente. No cometas el error (del que luego te arrepentirás) que creas que puede ser sencillo por la sencilla razón de que te gusta ese proyecto. Hay partes mecánicas, matemáticas (algún algoritmo), programación (para micro-controladores y en el PC), electrónica y miles de detalles, que llegado cierto momento puede dejarte paralizado por mucho tiempo hasta encontrar la ayuda o el material que necesitas. Es por ello que lo mejor es tomarse estos proyectos como algo personal e ir a tu ritmo sin la presión de tener que hacer una entrega en una fecha determinada. Otra opción es terminar uno de estos proyectos como hobby personal y presentarlo en el curso siguiente. No me cansaré de decir que tener como proyecto la construcción de un brazo robot, una impresora 3D, incluso un plotter o máquina de CNC, encierra muchas complejidades.