Tutoriales
 

Creando nuestro robot móvil

2.- Sistema mecánico

Se define a un sistema mecánico como un sistema compuesto por una serie de cuerpos sólido rígido, cuyos movimientos se encuentran relacionados entre sí.

2.1 Selección de plataforma móvil

  Veremos los distintos métodos que tenemos a nuestro alcance para conseguir realizar una plataforma móvil teniendo en cuenta las relaciones calidad-precio y tiempo-esfuerzo. También veremos otro tipo de plataformas en el mercado y las compararemos entre ellas.

2.1.1 Plataforma móvil desde cero

Comenzaremos un estudio de las piezas y/o accesorios que necesitamos para crear desde cero nuestra propia plataforma móvil.

  1. 2 x Motores de CC
  2. 2 x Ruedas
  3. 2 x Caja de engranajes
  4. Metacrilato o lámina de acero
  5. Rodamientos
  6. Baterías y cargador

Se realizó una búsqueda de todos los componentes y sus respectivos precios, lo cual salió unos precios que se nos iban de las manos pues el hecho de comprar dos motores de CC de media potencia y un par de cajas de engranajes se subían de los 200€, al hecho de comprar las demás piezas y accesorios el precio sólo de la plataforma móvil ascendía hasta los 450€, al cual no sólo hay que añadir el inconveniente del precio sino el tiempo que se pierde al realizar la plataforma por nosotros mismo, el corte de las piezas, el solapamiento de piezas, las holguras en las ruedas…

Una vez realizado dicho estudio se descartó el realizar la plataforma móvil desde cero y se pensó en reciclar una plataforma móvil.

2.1.2 Plataforma móvil reciclada

La necesidad de tener una plataforma móvil que fuese capaz de aguantar y avanzar holgadamente con un peso de al menos 15 Kg y de unas dimensiones suficientemente grandes para poder incluir en la plataforma un ordenador portátil en posición horizontal y lo suficientemente económica para no dejarnos el presupuesto en sólo la plataforma…

La solución fue buscar un coche de niño pequeño, más de 4 años, para luego reformarlo a nuestro gusto.

Se realizó una búsqueda en todo centro comercial y jugueterías para ver cual de ellos podría ser el más apropiado para nuestra necesidad, como se buscaba una plataforma móvil de dos motores independientes para que el robot fuese capaz de dar giros sobre su propio eje, encontramos diversos coches que cumplían con nuestra exigencia y sin que el precio subiese de los 200€.


Quad Feber FamoPlay

El único inconveniente que tenían estos coches era que habría que hacer una gran reforma en su estructura y que las ruedas son de plástico con la consecuencia de falta de agarre de la plataforma con la superficie pues el plástico en superficies lisas desliza bastante lo cual es un inconveniente a la hora de realizar la odometría del robot.

Más tarde realizamos una búsqueda por webs de juegetes y encontramos el coche perfecto para nuestra plataforma.


Dareway Famoplay


Segway

Podemos ver que el Dareway es el famoso Segway  para niños. Dareway a parte de tener motores diferenciales, tiene ruedas de goma y no hay que realizar apenas modificación alguna en su estructura, con lo que se encontró una plataforma perfecta por un precio de 170€, el cual incluye también dos baterías y cargador.

2.2 Plataforma escogida

En este apartado comentaremos el porqué de la selección de dicha plataforma móvil y sus características.

2.2.1 Motor

Mediante el uso de un tacómetro del departamento de ingeniería eléctrica se comprobó la velocidad en vació de uno de los motores alimentado a 6V que es la tensión de alimentación de las baterías y dando como resultado aproximadamente 10000 RPM, se comprobó también que el consumo en vacío es de 1.27A, mientras que el pico de arranque no llegaba a los 3A.

En resumen:

Velocidad:                                           10.000 RPM
Tensión de alimentación:                     6V
Consumo en vacío:                               1.27A
Consumo de pico en vació:                  3A

Dadas estar características se dispuso a buscar el datasheet del motor en la página Jonson Electric, pues es la única referencia que aparecía en la cubierta del motor. Dadas estas características y el aspecto exterior del motor las hojas características que mejor se acercaban a nuestro modelo son las siguientes:

2.2.2 Reductora

La reductora es una parte fundamental en la mecánica, estas sirven para aumentar el par de un motor, pero dicho aumento de par tiene un inconveniente, la pérdida de velocidad del vehículo.

Veamos algunas panorámicas de la reductora del Dareway.


Reductora vista interior


Distintos piñones de la reductora


Conjunto motor-reductora


Radio de piñones de la reductora

Un análisis de la reductora sería calcular su reducción, para ello habrá que medir el radio de los piñones y realizar una relación de transformación entre ellos.

(75 / 18) * (65 / 12) * (40 / 7) = 19500 / 1512 = 129

Lo que es equivalente a decir que si el motor da 129 vueltas, entonces el piñón de salida da 1 vuelta.

Si tenemos en cuenta que la velocidad del motor en vacío era de 10.000 RPM a máximo rendimiento, a la salida de la reductora tendrá una velocidad de:

10.000 / 129 = 77.6 RPM

Si el radio de la rueda es de aproximadamente 145mm, por tanto por cada vuelta que esta dé, recorrerá una distancia de:

D = 2piR = 2 * 3.14 * 145 = 0.911 m

Juntando los dos resultados anteriores tendremos que 0.911 * 77.6 = 70 m, que es la distancia que recorrería la plataforma en un minuto a máximo rendimiento suponiendo que no hubiese pérdidas por rozamiento ni en contacto de la rueda con la superficie ni entre los piñones.

Si tiene una velocidad de 70m/min, entonces podemos decir que a máximo rendimiento y sin pérdidas el robot podría ir a una velocidad máxima de 4.2 Km/h

2.2.3 Baterias

Dareway incluye dos baterías, puestas en paralelo con las siguientes características:

Tensión de alimentación: 6V
Capacidad: 12A/h
Intensidad inicial: 3.6A max

Al estar las baterías puestas en paralelo las intensidades se suman, dando como intensidad máxima inicial de 7.2A y una capacidad de 24A/h

Si tenemos en cuenta que los motores trabajasen a máximo rendimiento sin parar, teniendo éstos un consumo de 2A cada uno:

Consumo motores: 2 x 2A = 4A
Capacidad: 24A/h
Duración teórica de las baterías: 24 / 4 = 6 horas de duración

Teniendo en cuenta que los motores tienen mayores consumos cuando sufren variación de velocidad y aún más cuando se cambia el sentido de giro, podemos decir que una duración estimada es de aproximadamente unas 3 horas.


Instantánea de una de las baterías

 
 



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