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Diseño de un robot oruga imprimible

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Descubre cómo diseñar todas las piezas necesarias para montar un robot imprimible en 3D y del control electrónico.

Para este robot, todas las piezas han sido diseñadas desde cero, pero en el caso del eslabón de la oruga se ha tomado como ejemplo un modelo de Olalla publicado en Thingiverse.

Además del plástico y la impresora 3d, para el montaje de este robot será necesario:

  • 20 cm de varilla de metal roscada, ø 5mm.
  • Tornillos de métrica 3, de 40mm y de 15mm de longitud.

1 – DISEÑO DE LAS PIEZAS

El primer elemento a diseñar fue el eslabón de la cadena, el cual debe de tener la capacidad de poner unirse unos con otros, además de tener una abertura en el centro para que el diente del engranaje engrane con el propio eslabón. El eslabón está diseñado de forma que pueda unirse con otros eslabones hasta formar la cadena necesaria para un robot oruga.

eslabon

Una vez diseñado el eslabón se realizó el siguiente cálculo para el engranaje:

  1. Numero de dientes (z)
  2. Módulo (m)
  3. Diámetro primitivo (Dp)         (1) Dp = z*m
  4. Diámetro exterior (De)          (2) De = Dp + 2*m
  5. Diámetro interior (Di)            (3) Di = Dp – 2.5*m
  6. Paso circular (Pc)                 (4) Pc = π*m

 

Para este trabajo se decide que el engranaje va a tener 12 dientes con el diseño del eslabón, sabemos que el paso del diente debe de ser de 18mm, que es la distancia que hay entre el centro de los eslabones cuando están unidos. Por lo que despejando la fórmula 4, obtenemos el módulo.

Pc = 1.8      →    1.8 = π * m → m = 0.57458

Una vez obtenemos el módulo podemos sacar el diámetro primitivo mediante la fórmula 1

Dp = z*m → Dp = 0.57458 * 12 → m = 6.87 cm

Cuando tenemos el diámetro primitivo, con las formulas 2 y 3 obtenemos diámetro exterior y diámetro interior.

De = Dp + 2 * m   → De = 6.87 + 2* 0.57 → De = 8 cm

Di = Dp –  2.5 * m → Di = 6.87 – 2.5* 0.57 → De = 5.45 cm

Con estos datos ya es posible diseñar el engranaje.

engranaje

La base del robot puede tener un tamaño mayor o menor, según quiera cada persona, ya que hay que tener en cuenta el tamaño que se quiere para el robot, para este caso se ha escogido un tamaño de 145mm x 87.5mm, y un ancho de 5mm con los bordes redondeados.

base

Los soportes de los servomotores se diseñan para que éstos queden encajados y no vibren ni se muevan con el movimiento del robot, como los servomotores escogidos tienen un tamaño de 42 mm x 20.5 mm en el lado que se va a fijar, el soporte se diseña como un rectángulo de 45 mm x 23.5 mm con un agujero del tamaño de los servomotores y a esto se le añade unos laterales con unos agujeros de 3 mm para atornillar los soportes a la base.

soporte_servo

Como soporte de eje delantero se diseña un cubo el cual tiene un agujero de 5 mm para el propio eje a la misma altura que tiene el centro de giro el servomotor (10.25 mm), y que también tiene laterales como el soporte de los servomotores para ser atornillados a la base del robot. Pero en el caso de estos soportes se diferencia entre el del lado derecho y el lado izquierdo debido a los laterales de sujeción.

Eje_izq

Eje_der

Aquí podéis descargar todas las piezas diseñadas en formato stl.

2 – ELECTRÓNICA

La electrónica de este robot fundamentalmente tiene dos partes:

– Regulador de tensión 5V

– Arduino Nano v3 y módulo bluetooth HC-06

El regulador de tensión tiene un condensador a la entrada y otro a la salida para regular la tensión proveniente de la pila o batería.

El Arduino Nano v3 funciona como controlador del robot y la programación la podéis ver más abajo, el módulo bluetooth HC05 realiza las funciones de comunicación con el dispositivo móvil para controlarlo.

El esquema de la electrónica es el siguiente, y aunque solo utilizamos dos servomotores, se deja preparado para poder llegar a conectar 4 servomotores y un ultrasonido:

esquema

Aquí podéis descargar los archivos para fabricar esta placa de circuito impreso:

Electronica

3 – PROGRAMACIÓN ARDUINO

A continuación se incluye un código de arduino para su control remoto:

En la siguiente imagen podéis ver como queda el robot una vez ensamblado:

robot

4 – VIDEOS

Imagen de previsualización de YouTube Imagen de previsualización de YouTube Imagen de previsualización de YouTube

5 – APP PARA CONTROL REMOTO

Mirar esta entrada para aprender a diseñar una App en Android para controlar remotamente el robot oruga.

 

 

 

 

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