Vamos a empezar un nuevo proyecto de Arduino dedicado a construir un robot con cadenas. Como de costumbre, en esta primera entrada de la serie veremos alternativas y presupuesto, y en las próximas veremos el montaje, esquema eléctrico y programación.
Construir un robot con cadenas diseñado por nosotros mismos es un proyecto muy atractivo y creativo. En realidad, el funcionamiento y programación es muy parecido al proyecto de construir un robot con ruedas. Pero hay que reconocer, que las cadenas le dan un cierto encanto.
En concreto, os presento el robot con cadenas multipropósito que vamos a ver en este proyecto.
Como veis, le he puesto una pinza delantera con un servo, una torreta servo con un láser, y bluetooth. Estuve pensando ponerle detrás una pequeña “grúa” con un electroimán, pero ya llevaba demasiado peso encima, y tenía mucha tendencia a sacar la cadena al girar.
Pero la gracia y lo interesante del proyecto es que experimentéis con vuestra propia configuración, con combinaciones absurdas, con cadenas inclinadas, con cadenas dobles. ¡Echarle imaginación! Probar vuestro propio diseño y que el resultado sea divertido.
Por supuesto, no os sorprendáis si vuestro diseño no es todo lo estable que podría ser. Por ejemplo, en el mío, con el centro de gravedad tan alto y tanto peso encima, no es todo lo ágil que podría ser, especialmente si le monto la pinza delantera.
Si queréis un robot con cadenas realmente todo terreno os recomiendo que esperéis al próximo proyecto en el que construiremos un tanque robot, donde usaremos el chasis de un tanque de juguete para construir un robot. Es una opción más barata y más estable (por algo los tanques los diseñan como los diseñan
Ventajas y desventajas de las cadenas
Aparte de que sea divertido y quede muy bien hacer un robot con cadenas, merece la pena que reflexionemos un poco en la utilidad y diferencias respecto a un robot con ruedas. Para eso nos fijamos en los vehículos reales con cadenas y enseguida nos viene a la cabeza un tanque, o quizás un quitanieves.
Efectivamente, la mayor ventaja del uso de cadenas es permitir que el vehículo avance sobre un mayor tipo de terrenos, en especial suelos blandos como barro o nieve en los que las ruedas quedarían atascadas. Esto es así porque el peso del vehículo se reparte en una superficie mucho mayor que en el caso de ruedas.
Como dudo que queráis meter vuestro robot en barro (¿no queréis, no?) otras ventajas de las cadenas es disponer de mayor tracción, porque tenemos toda la banda de la rodadura como superficie de contacto con el terreno.
Además, nos permite ser capaz de pasar por encima de obstáculos que atascarían a las ruedas (palitos, piedrecitas) y hasta salvar desniveles. Esto es así porque el ángulo de ataque de la cadena hace que el vehículo se levante y, si tenemos tracción suficiente, podamos pasar por encima.
Como ejemplo, aquí tenéis un vídeo de las pruebas del robot saltando por encima de una caja, antes de ponerle la pinza delantera y las baterías.
Sin embargo, tener cadenas también tiene algunas desventajas. En primer lugar, en general, es más caro que hacer un robot con ruedas. Tampoco es que nos vaya a costar 100€ pero, como veremos al ver el presupuesto, si podíamos construir un robot con ruedas por 15-25€ con cadenas se nos va a poner en 30-50€.
Por otro lado el montaje es más complicado porque tenemos varios ejes, en lugar de uno o dos. Esto implica más piezas e inevitablemente un poco más de complejidad. Tampoco es que vaya a ser mucho más complejo, pero puede ser un problema si lo queremos montar con niños de poca edad, por ejemplo.
Más grave es el efecto de las cadenas en los giros. Con ruedas, el giro se realiza en torno a los puntos de rodadura, con lo cual el giro es bastante suave. En un vehículo con cadenas el punto de contacto es toda la banda de la cadena, por lo que al girar necesariamente tiene que deslizar lateralmente.
Esto provoca que al girar tengamos una indeterminación respecto a qué punto estamos girando, lo cual se traduce en imprecisiones y errores angulares y de posición que se van acumulando, por lo que el trazado de trayectorias no es tan preciso.
Por otro lado, lo tenemos más difícil para poner encoders. Esto es más un problema de los kits que vamos a poder comprar más que al hecho de montar cadenas. Pero lo cierto es que la mayoría de estos robots no están pensados para poner encoders fácilmente. Y a estas alturas ya sabemos que sin encoders no tenemos un robot de verdad, ya que no tenemos control de posición.
Por último, un problema constante va a ser mantener correcta la tensión de la cadena. Si está demasiado holgada el vehículo no saltara bien obstáculos. Si es demasiado elevada tendremos mucha resistencia y probabilidad de que se suelte. Y en ambos casos, tendremos una enorme tendencia a que se salga la cadena en los giros. Así que será un punto crítico en cualquier diseño.
Opciones para construir un robot con cadenas
Chasis comprados
Si buscáis en vendedores de AliExpress o eBay vais a encontrar una gran cantidad de chasis metálicos con un montón de configuraciones, algunas muy originales y atractivas, para hacer un robot con cadena.
Estos chasis quedan realmente bien, y podemos ponerle encima, por ejemplo, un brazo robótico y construir un robot tipo “desactivador de bombas” casero, que es un proyecto muy interesante y divertido.
Sin embargo, también tienen sus desventajas. La principal es el precio, cuestan entre 50-150€, depende del modelo y tamaño. Por otro lado, son metálicos, por lo que son bastante pesados y además tienen bastante “traqueteo” cuando se mueven. Además, la configuración es fija, y hemos quedado en que la gracia de este proyecto es que hagáis vuestro propio diseño “loco”.
Aún así son una opción interesante y os puede quedar un robot con cadenas realmente llamativo.
Kit de cadenas Tamiya
Otra alternativa muy común en el mundo de los robots caseros, que es la que vamos a usar en este proyecto, es usar un Kit de cadenas del fabricante de maquetas Tamiya. Son muy características por su forma y su color naranja, y nos permiten hacer la configuración y diseño que queramos.
Aquí tenemos algunos ejemplos de robots “comerciales” que montan (¡oh si, sorpresa!) las características ruedas naranjas del Kit Tamiya.
Podemos comprar el Kit de cadenas en dos versiones. Una que incluye únicamente las cadenas, las ruedas de soporte, y los ejes metálicos, que podemos adquirir por unos 10€.
Y un Kit de chasis básico más completo que podemos comprar por unos 16€, que incluye el anterior más una plataforma de madera, unas piezas de soporte para los ejes, un portapilas (cutre) y un motor.
Lamentablemente, el motor que incluye el Kit es de un único motor, por lo que solo podríamos ir adelante y atrás pero no girar, así que no nos sirve.
Para mover nuestro robot vamos debemos adquirir también un Kit de Tamiya Double Gearbox que tiene un coste de unos 10€. Este kit incluye una caja de engranajes con dos motores y cuyos ejes encajan perfectamente con las ruedas motoras del Kit de cadenas.
Con este Kit podemos mover ambas cadenas en ambos sentidos lo que nos va a permitir mover el robot hacia adelante y atrás, pero también girar sobre si mismo y tomar curvas.
Presupuesto
Recapitulando, ¿cuánto nos va a costar hacer un robot con cadenas? En la parte del chasis, si nos apetece meternos en harina y hacer la plataforma y los soporte con nosotros mismos (con madera, con plástico, con piezas que compreis en un bazar chino), necesitaremos un Kit de cadenas de 10€ y el Kit de Double Garbox a 10€. En este caso tendremos que buscar nosotros mismos la plataforma y los soportes.
Si preferimos menos complicaciones podemos comprar el Kit chasis básico de 16€ más el Double Gearbox de 10€. En cualquier caso, conviene que consigamos alguna base mejor que la que trae el Kit, pero casi cualquier pieza de plástico lo necesitaremos.
Así que, en resumen, digamos que el chasis del robot con cadenas nos va a costar entre 24-30€.
Por otro lado necesitaremos los componentes electrónicos que ya vimos en el robot de 2WD. Un controlador como un Arduino Nano (2€) un controlador de motores tipo L298N o TB6612FNG (1.5€) un interruptor (0.5€), un portapilas (0.5€) y una minibreadboard (1€).
Si lo sumamos al chasis, y el pequeño material (cables, pegamento etc), en resumen, podemos montar un robot con cadenas por unos 30-35€ aproximadamente.
Luego lo que pongamos ponerle encima, como una pinza con un servo (15€), una torreta con un láser (2.5€), ni las mejoras electrónicas como encoders (3€) Bluetooth (2€) o Wifi (2€) o un sensor de ultrasonidos (1€).
Como siempre, es un proyecto abierto y dependerá de lo que queráis hacer y hasta donde lo queráis llevar. Pero, como habíamos adelantado, es más caro que un robot con ruedas.
En concreto la configuración que vamos a ver, que es la del robot multipropósito de la imagen, estará en torno a 45-50€. Pero recordar que ¡lo divertido es que podéis cambiarla e inventar vuestra propia configuración!
Hasta aquí este primera entrada de la serie. En la siguiente veremos el montaje y el esquema eléctrico, y más adelante veremos la programación de nuestro robot con cadenas.
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