Estructura de un Microbot

Para analizar la estructura de un microbot utilizaremos la clasificación que la empresa Microbótica, una de las pioneras en este campo en España, utiliza y que denomina la torre de Bot o torreBot, que es una clasificación donde desde el nivel 1 al seis indica un paso en el diseño y construcción del microbot.
 
 

 
Nivel Físico: Comprende la estructura física, las unidades motoras, y las etapas de potencia. Es posible encontrar desde sistemas sumamente sencillos basados en un único motor, hasta estructuras sumamente complejas que buscan emular las capacidades mecánicas de algunos insectos.

Nivel de reacción: Está formado por el conjunto de sensores, así como los sistemas básicos para su manejo (circuitos de polarización). Estos transductores cubren un amplio margen de posibilidades, así podemos encontrar desde simples “bumpers” ( finales de carrera), hasta micro cámaras digitales con sistemas de reconocimiento.

Un microbot que haya superado en cuanto a su construcción tanto el nivel físico como el de reacción, se denomina microbot reactivo.
Este tipo de unidades, trabajan cumpliendo la premisa, “acción-reacción. En este caso, los sensores son los propios controladores de las unidades motoras, sin ningún tipo de control intermedio.
Nivel de Control: Incluye los circuitos más básicos que relacionan las salidas de los sensores con las restantes unidades. Partiendo de una simple lógica digital hasta potentes microcontroladores, se busca dotar al microbot de la capacidad para procesar la información obtenida por los sensores, así como actuar de una manera controlada sobre las unidades motoras.
Nivel de Inteligencia: Abarca la planificación a largo plazo; en este nivel, se introducen los objetivos del microbot que tienen relativa idependencia de los sensores. Este es el más alto nivel de inteligencia que puede alcanzar un microbot como una unidad individual.
Nivel de comunidad: Se trata de la puesta en funcionamiento de más de un microbot dentro de un mismo entorno de forma simultánea y sin que ninguno de ellos tenga conocimientos explícitos de la existencia de otros en su mismo entorno. A estos recintos se los denomina granjas.
Los centros de investigación utilizan las granjas como entornos de observación de los microbot. Dichos establecimientos pueden contar con sistemas sofisticados que permitan a un operario monitorizar el comportamiento de la comunidad así como alterar las condiciones externas del sistema (agregar obstáculos, cambiar la temperatura, etc...)
Nivel de Cooperación: Comprende los sistemas donde a partir de un nivel de comunidad, se planifican o programan los microbot para que tengan conocimiento de la existencia de otros, de manera que posean la capacidad de cooperar para el buen desarrollo de una tarea.
 
 

ESTRUCTURAS

Para la construcción de nuestro microbot podemos utilizar muchos tipos de estructuras, que dependerán de la función que queramos realizar, no es lo mismo diseñar un robot bípedo que un rastreador.

 Unas de las estructuras más utilizadas es la de los juegos educacionales de construcción tipo Lego, Mecano o Eitech interesantes por su  flexibilidad, y de forma un poco más “profesional” las estructura de los Fischertechnik que fueron diseñadas originariamente para aplicaciones técnicas tanto estáticas como de estructuras mecánicas con movimiento.

Figura  1.- Estructura de un microbot realizado con una estructura Fischertechnik

Una estructura realizada con un Mecano es por ejemplo el caso del Pívot-1 de la empresa Microsystems Engineering  que se muestra en la Figura 2, donde podemos ver como sus diseñadores han integrado hábilmente la placa de circuito impreso de control en la estructura mecánica y justamente debajo de él se encuentra alojada una batería de plomo de 12V y 0,8 mA/h.

Figura 2.- Microbot Pívot 1 modificado

Para el caso de nuestro rastreador que no debe salvar obstáculos y que será un microbot experimental de bajo coste, podemos utilizar una estructura mas sencilla como por ejemplo un trozo de metacrilato, poliestireno, PVC, placa de circuito impreso o incluso puede servirnos la caja de plástico de un Compact Discs.

En nuestro caso vamos a utilizar dos placas de poliestireno blanco de 180 x 13,5 mm, pero pueden utilizarse otras medidas, el hecho de utilizar dos placas, es por que de esta manera, como luego se verá, se pueden poner las baterías en el piso inferior y el circuito de control de los motores y sensores en el superior.

A la hora de diseñar la tracción del microbot utilizando ruedas,  podemos pensar en varias opciones que podemos utilizar dependiendo de la aplicación que se le quiera dar a nuestro microbot de “investigación”. Así pues, podemos optar por una estructura formada por dos ruedas a tracción independientes y una rueda loca como la que se muestra en el diagrama de la Figura 3a, o por una arquitectura de triciclo, como la de la Figura 3b, formada por dos ruedas de tracción y una de dirección independientes o por una estructura similar a los coches tradicionales formada por dos ruedas tractoras con control de la dirección y dos ruedas sin tracción como la que se muestra en la Figura 3c

Figura 3 a.- Estructura con dirección diferencial

Figura 3b.- Estructura de triciclo

 

Las “ruedas locas” , deben ser capaces de rodar y pivotar sobre si mismas, al igual que las ruedas motrices deberán de ser capaces de adaptarse a los obstáculos del terreno. Su movimiento alrededor del eje sobre el que pivota debe ser lo más suave posible, para no dificultar la rotación del microbot, de lo contrario es posible que  se bloquee y patine si no se elige de forma adecuada,

Las soluciones para este tipo de ruedas pueden ser muchas, nosotros hemos optado por una rueda que gira libremente sobre su eje gracias a una pequeña plataforma con rodamientos de las que podemos encontrar casi en cualquier ferretería, además hay un gran surtido de ellas en lo referente a tamaños (Foto 4). Otra opción podría ser utilizar la bola de un rolón de desodorante, a la que se le adapten una pequeñas escuadras para fijarla a la estructura.

Respecto a las ruedas motrices que hemos utilizado para la tracción del microbot son de las utilizadas en juguetes y que se pueden encontrar fácilmente en las tiendas que venden material a los centros de educación secundaría para la asignatura de Tecnología, también pueden fabricarse de madera o utilizar unos discos compactos estropeados y por supuesto también pueden  comprarse en tiendas de modelísmo, estas suelen ser mejores pero mucho más caras.

MOVILIDAD DE NUESTRA ESTRUCTURA

La estructura que hemos elegido para nuestro microbot nos permitirá la realizar movimientos hacia adelante, hacia atrás, giro a la derecha, giro a la izquierda y por supuesto realizar un giro sobre si mismo, tal y como puede verse en las siguientes 4 a - 4e.