PepetGrillo

Criaturas Robรณticas

Criaturas Robóticas Brief Crear un robot dinámico con componentes mecánicos, electrónicos y de programación que responda a las necesidades de un usuario determinado.

Concepto El concepto de Pepet Grillo está basado en el icónico personaje de Pepe Grillo del cuento de Pinocho, este personaje acompañaba a Pinocho y lo aconsejaba para que se portara bien y no se metiera en problemas. Para este proyecto trasladamos el rol de este personaje a un robot que acompaña a un perro para que no se aburra cuando se queda solo en casa evitando que haga daños.

Visión del proyecto Pepet Grillo es un robot capaz de moverse autónomamente dentro de un espacio sin tropezarse para poder seguir al perro, al que podrá identificar, ubicar y encontrar por medio de un sistema localizador, con el objetivo de poder al perro vigilar por medio de una cámara que transmite video en tiempo real vía internet a un dispositivo móvil. También podrá escuchar al perro o saber cuando está ladrando, recibir y reproducir mensajes de audio con el objetivo de poder comunicarse con el perro desde un dispositivo móvil o smartphone.

Alcance real del proyecto En esta primera etapa, Pepet Grillo tiene la capacidad de moverse autónomamente dentro de un espacio, escuchar el ladrido del perro y soltar galletas para ganar su confianza y aprecio.

Metodología y proceso En primer lugar se definió un usuario y se desarrolló un concepto con base las necesidades de este a manera de oportunidad de diseño. Se hicieron bocetos de cómo se imaginaba debería ser el robot en su forma estructural, interna y externamente que componentes tendría, y la estética que se quería que tuviera. Después de esto se elaboró una lista de requerimientos para definir qué componentes mecánicos y electrónicos se necesitan. De la misma forma establecieron unas etapas de desarrollo con el fin de organizar el proceso de diseño y elaboración del robot. Adicionalmente estas etapas sirvieron para definir un alcance mínimo para el primer prototipo.

Usuario Una persona de 16 años en adelante, que tiene responsabilidades que requieren dedicación de tiempo y desplazamiento a otro espacio de trabajo. Es estudiante o trabajador de clase media a clase alta. Prefiere trabajar en casa y tener sus propios clientes, es sedentario y calmado. Pasa la mayoría del tiempo solo en su casa, pero tiene pareja y un perro o gato que lo acompaña cuando está solo en casa. Le gusta la tecnología pero también la naturaleza. Disfruta viendo películas, compartiendo una bebida con sus amigos o jugando con su mascota. Está por graduarse o volverse un empresario independiente. Quiere desarrollar su propios proyectos y ser reconocido por ellos. Su familia o pareja tiene altas expectativas sobre él.

Necesita optimizar su tiempo en casa y en el trabajo o la universidad.Para poder dedicar tiempo a sus propios proyectos. Sin descuidar a su pareja y a su mascota. Necesita un asistente que lo sustituya y supla algunas de sus labores en casa. Su mascota se queda sola y aburrida en casa. No tiene cómo vigilar a su mascota desde lejos. Pierde tiempo arreglando el desastre que deja su mascota cuando se queda sola. Termina cansado y no puede avanzar en sus proyectos.

Pierde dinero comprando productos de limpieza y reparando o reponiendo cosas que daña su mascota.

Bocetación

Lista de requerimientos Una tarjeta Arduino Uno Un sensor de distancia o proximidad Ultrasonico (REES52 Ultrasonic Sensor Module HC-SR-04) Un servomotor (Micro Servo SG90 1.8Kg/9g/0.12seg) Un sensor detector de sonido o ruido (Modelo FC-04, módulo Lm393) Protoboard y / o baquelita Una batería de 9 a 12 voltios (bateria 11.1V-1A de 3 celdas, recargable + cargador).

Dos motores con sus llantas (Motoredutores DC 6V 65 RPM) Una esfera plástica o de acrílico

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Etapas de desarrollo Diseño y elaboración del chasis

El chasis es donde se montan los motores y todos los componentes. De acuerdo a la idea planteada en los bocetos se diseñó un chasis rectangular de 6 cm de ancho por 16 cm de largo, donde se ubicaron los motores de tal forma que el eje de las llantas quede en todo el centro. En el proceso se descubrió que el peso del cuerpo del robot debe estar equilibrado verticalmente y hacia la parte inferior para que el robot retome y mantenga la posición ideal cuando al moverse. Por lo tanto debemos reservar un espacio en la parte inferior del chasis para la batería que es la de mayor peso y los motores deben colocarse de tal forma que la parte más pesada quede hacia abajo también. Para tener espacio disponible para los demás componentes se diseña un chasis de dos láminas que cubren los motores por lado y lado. Por un lado se coloca la caja de galletas y por otro la tarjeta Arduino y la baquelita o protoboard.

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Ruedas, rines y ejes

Para las ruedas en principio se buscaron semiesferas de acrílico pero estás resultaban ser costosas y asimétricas al mandarlas a hacer, por lo que finalmente se decidió utilizar una esfera para ratones o hamsters que por fortuna se ajustaba al tamaño deseado y se consiguen fácilmente en una tienda de mascotas. A cada semiesfera se le colocó un rin de MDF cortado a láser con medidas entre 16 y 17 cm de diámetro de acuerdo con el diámetro de la esfera.

Estos rieles se colocan en la parte interna de las semiesferas para encajar en ellos las ruedas de tal forma que finalmente las semiesferas harán el papel de ruedas y además de proteger el cuerpo del robot.

Conexión componentes y batería

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De acuerdo a cada uno de los esquemas encontrados para cada uno de los componentes se organizó y realizó la conexión en la protoboard y la tarjeta Arduino. Tal como se muestra en la fotografía. Se ubican los componentes sobre el chasis de acuerdo a su función. El sensor de proximidad se colocó en la parte superior y frontal para que funcione como los ojos del robot. El micrófono, como le llamo yo al detector de sonido, se colocó del lado opuesto del sensor de proximidad. El servomotor también se conecta acá pero se coloca junto con la caja para las galletas.

Programación y calibración

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Lo primero que se programa son los motores para darle movimiento al robot, permitiendo que pueda avanzar hacia adelante, retroceder, girar o detenerse dependiendo del espacio que tuviera para desplazarse. Para saber qué espacio tiene para desplazarse se utiliza el sensor de proximidad que le permite saber si hay un objeto enfrente y a qué distancia se encuentra del robot. El micrófono se utiliza para detectar el ladrido del perro al identificar la intensidad de los sonidos del ambiente, el más fuerte sería tomado como el ladrido que bien podría ser un aplauso o algo similar.

Finalmente la programación del servomotor consiste en programar un movimiento del 90 grados que mueve una palanca que a su vez tira de unos hilos que abren o cierran la puerta. En el siguiente link encuentra el código de como se programaron los movimientos y comportamientos según los sensores: PepetGrillo/motores_pepetgrillo.ino

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Mecanismo caja de galletas

Como se observa en la fotografía se diseñó una caja con una abertura superior para introducir las galletas y una compuerta en la parte inferior frontal, que básicamente es una abertura con una lámina, que sube y baja al ser tirada por unos hilos.

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Prototipado

Con el prototipo se observó que el robot despierta la curiosidad del perro a pesar de que al principio le parezca un objeto extraño y el perro le ladre al robot.

Una vez el perro le toma confianza al robot se le acerca y hasta le pone la pata encima intentando descubrir qué es o con intenciones de jugar. Se descubrió que calibrar el sensor de sonido es bastante difícil debido a que el ruido general del ambiente varía dependiendo del contexto y muchas veces se accionaba el mecanismo de la caja de galletas con cualquier sonido o todo lo contrario no se accionaba, lo que quiere decir que el rango de sonido donde se puede diferenciar el ladrido o aplauso es muy pequeño y difícil de calcular. Otra dificultad que se encontró es la de equilibrar el peso del cuerpo del robot que se comporta como un péndulo soportado por las rueda-esferas, si no se logra equilibrar bien el foco del sensor de proximidad puede apuntar muy arriba o muy abajo dificultando que detecte lo que realmente tiene enfrente el robot.

Franky Orlando Aguilar Diseño - Universidad de los Andes