Wilmer
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Robot Educativo Escornabot

Robot Educativo Escornabot

En esta página encontrarás toda la información para construir el robot educativo Escornabot en su versión Brivoi Compactus

Este robot en su versión Brivoi Compactus está basado en el proyecto: Escornabot desarrollado en España por una amplia comunidad de ingenieros, makers y profesores para enseñar robótica y programación a niños de primaria y secundaria.

También puedes visitar la página de Pablo de Cierzo: pablorubma.cc quien ha llevado a estos robots "chiquitines" a muchos niños también en España con su lema: "Pon un Escornabot en tu vida".

Introducción

Escornabot es un robot móvil de software y hardware abierto diseñado para la enseñanza de electrónica y programación en niños, adolescentes y no tan niños. Basado en la tarjeta Arduino Nano, destaca la sencillez de su diseño mecánico, electrónico y la estructura del código con el cual funciona. Todo esto ha sido posible por la comunidad que lo desarrolla y mantiene actualizado.

Existen diversas versiones y la que corresponde a este manual es la Brivoi Compactus que se puede observar en la Figura 2. El modelo 3D es público y se encuentra disponible para hacer una copia, y compartirlo.

Modelo 3D del Escornabot Brivoi Compactus
Figura 2: Modelo 3D del Escornabot Brivoi Compactus

Esta versión utiliza las dos siguientes tarjetas de circuitos impresos (PCB) desarrolladas por XDeSIG y cuya documentación se encuentra aquí:

Partes Impresas en 3D

El cuerpo del Escornabot está compuesto por 7 partes impresas en 3D que se muestran en la Figura 3 y que se pueden descargar en formato STL a partir de los vínculos de la siguiente lista donde se describen.

Vista Explosionada de las partes impresas en 3D
Figura 3: Vista Explosionada de las partes impresas en 3D
  1. Motor-Bracket: Parte central del robot a la que se fijan los motores y algunas de las otras piezas impresas en 3D.
  2. EscornaCPU_V1.2-Bracket: Parte a la que se fija la tarjeta de control.
  3. E-KeypadV2.2-Bracket: Parte a la que se fija la tarjeta de la botonera.
  4. Battery-Bracket: Parte en donde van alojadas las 4 baterías AA que alimentan el Escornabot.
  5. Wheel-Right: Rueda derecha del Escornabot.
  6. Wheel-Left: Rueda izquierda del Escornabot.
  7. Ball-Caster: Parte que aloja la esfera que sirve de pivote para que el Escornabot pueda desplazarse y girar.

Lista de componentes

La Tabla 1 detalla la cantidad y descripción de todos lo componentes electrónicos y mecánicos utilizados para el Escornabot y también la botonera y la tarjeta de control, en las que irán colocados.

Tabla 1: Lista de Componentes para el Escornabot
CANT DESCRIPCIÓN
1 Arduino Nano
1 Driver ULN2803
1 Zócalo de 18 pines para el driver ULN2803
4 Resistencia 1 KΩ
9 Resistencia 10 KΩ
1 Resistencia 18 KΩ o de 20KΩ
1 Resistencia 22 KΩ o de 20KΩ
1 Led de 3mm Azul
1 Led de 3mm Rojo
1 Led de 3mm Amarillo
1 Led de 3mm Verde
5 Pulsadores de 12mm
15 Pines/headers macho rectos
1 Puente o Jumper para pines rectos
2 Tira de 15 pines hembra para colorar el Arduino Nano
1 Tira de 4 pines hembra para colocar un adaptador Bluetooth
1 Interruptor ON/OFF SK12F14 o SK12D07
2 2 Motor paso a paso 28BYJ-48
2 Buzzer activo de 5V para Arduino
2 Condensadores cerámicos 104 de 100nF
1 Diodo Schottky 1N5817
6 Cables Dupont hembra - hembra de 10cm
1 Fusible rearmable XF050
2 Conector macho JST-XHP-5 para motor paso a paso 28BYJ-48
1 Conector macho JST-XHP-2 para alimentación de la tarjeta de control
1 Portapilas cuadrado para 4 pilas AA
1 Canica de 17 mm
3 Tornillo Allen con cabeza de botón o cilíndrica M3 x 12mm
12 Tornillo Allen con cabeza de botón o cilíndrica M3 x 6mm
1 Tarjeta E-KeyPad V2.2
1 Tarjeta de control EscornaCPU V1.2

Ensamble de la botonera

La botonera utilizada es la Tarjeta E-KeyPad V2.2 que se puede ver en la Figura 4:

botonera_inicial.jpg
Figura 4: Botonera E-KeyPad V2.2

Componentes

Los componentes requeridos y su correspondiente función se enlistan en la Tabla 2:

Tabla 2: Descripción y funcionamiento de los componentes requeridos para la botonera
CANT DESCRIPCIÓN ETIQUETA FUNCIÓN
4 Resistencia 1 KΩ R6, R8, R9, R10 Resistencias para la activación de los Leds de la botonera
5 Resistencia 10 KΩ R1, R2, R3, R4 En conjunto con los botones, conforman el divisor de voltaje que permiten elegir el movimiento que el esconarbot realizará:
  • R1 conectada con el botón S1 selecciona un movimiento hacia ADELANTE
  • R2 conectada con el botón S2 selecciona un movimiento hacia la IZQUIERDA
  • R3 conectada con el botón S3 selecciona un movimiento hacia ATRÁS
  • R4 conectada con el botón S5 realiza la secuencia de movimentos GO
R7 Opcional: Está presente en la botonera en caso de que se use una tarjeta de control diferente a la EscornaCPU V1.2 y en la que no se utilice la resistencia interna de PULL-UP del Arduino Nano. En el firmware del robot se tendría que definir la palabra clave: KEYBOARD_WIRES con el valor de 3. Por precaución, esta resistencia se puede soldar
1 Resistencia 22 KΩ o de 20KΩ R5 La última resistencia del divisor de voltaje que conectada con el botón S4 selecciona un movimiento hacia la DERECHA
1 Led de 3mm azul Led1 Led indicador de un movimiento hacia ADELANTE
1 Led de 3mm rojo Led2 Led indicador de un movimiento hacia la IZQUIERDA
1 Led de 3mm amarillo Led3 Led indicador de un movimiento hacia ATRÁS
1 Led de 3mm verde Led4 Led indicador de un movimiento hacia la DERECHA
5 Pulsadores de 12mm S1, S2, S3, S4 Botones para elegir los movimientos:
  • S1 selecciona un movimiento hacia ADELANTE
  • S2 selecciona un movimiento hacia la IZQUIERDA
  • S3 selecciona un movimiento hacia ATRÁS
  • S4 selecciona un movimiento hacia DERECHA
S5 Botón GO para realizar la secuencia de movimientos

Soldadura de las resistencias

Las resistencias no tienen polaridad, así que no importa la orientación en que sean colocadas. Para proceder a soldarlas, colocar las resistencias teniendo presente que los valores correspondan con las etiquetas en la tarjeta.

En la Figuras 4a hasta 4f se muestran los pasos para soldar las resistencias. Se tiene que prestar atención a la ubicación de R5 para evitar confundirla con las demás, ya que solo se utiliza una.

botonera1
Figura 4a: PCB de la botonera vista por debajo con resistencias colocadas para soldar
botonera2
Figura 4b: Soldadura R1 y R7 de 10 KΩ
botonera5
Figura 4c: Soldadura R5 de 22KΩ
botonera6
Figura 4d: Soldadura de R2 de 10KΩ
botonera3
Figura 4e: Soldadura de R6, R8, R9, R10 de 1KΩ
botonera4
Figura 4f: Soldadura de R3 y R4 de 10KΩ

Soldadura de los Leds

Los Leds recomendados son de 3mm ya que el espacio donde irán colocados es muy pequeño. Antes de soldarlos en la tarjeta se tiene que poner especial antención en la polaridad, ya que a diferencia de las resistencias, los Leds si tienes poladirad . Para ello, se ubica la patita o terminal más corta del Led que corresponde al cátodo o la terminal negativa. Esta misma terminal está ubicada donde se puede observar corte plano en el cuerpo de cristal tal como se aprecia en la Figura 5:

Led0.png

Figura 5: Esquema para indicar la polaridad de un Led

Si se observa la tarjeta de frente, el cátado o terminal negativa de cada uno de los leds se orienta a la izquierda indicado por el dibujo de esta parte plana. Este dibujo guía permite que la soldadura de los Leds sea más fácil fijándose que la polaridad y el color coincida con la etiqueta en la tarjeta. Al finalizar de soldar todos los Leds, recortar los sobrantes. Los pasos en la soldadura de los Leds se puede observar en las Figuras 6a hasta 6d.

led azul
Figura 6a: Led 1 de color azul soldado (Puede que el cuerpo de cristal sea transparente como en este caso)
leds rojo y verde
Figura 6b: Led 2 de color rojo y Led 4: verde soldados
led amarillo
Figura 6c: Led 3 de color amarillo soldado
Pines de los leds recortados
Figura 6d: Vista posterior de la tarjeta con las terminales de los leds recortadas.

Soldadura de los botones

La soldadura de los botones es simple de realizar ya que tienen las terminales dobladas formando un resorte para que se queden fijas en la tarjeta, es suficiente insertarlos con cierta fuerza hasta que se escuche el sonido de un “click” el cual indica que están fijos en su posición. Las Figuras 7a y 7b:

botones1.jpg
Figura 7a: Botones soldados.
Pines de los leds recortados
Figura 7b: A este modelo de botón se le permite poner una tapa de color que coincide con el color de los Leds.

Soldadura de los pines de conexión

La soldadura de los pines tipo macho se pueden ver en las Figuras 8a y 8b cuidando que el lado más largo debe quedar en el reverso de la tarjeta.

pinesdeConexión1.jpg
Figura 8a: Posición correcta para soldar los pines de conexión.
Pines de los leds recortados
Figura 8b: Vista superior de los pines de conexión soldados.

La función de cada uno de estos pines de conexión se puede ver en la Tabla 3:

Tabla 3: Función de los pines de conexión entre la botonera y la tarjeta EscornaCPU que contiene el Arduino Nano.
PIN ETIQUETA FUNCIÓN
1 GND Trae la señal de tierra (0V) desde la tarjeta EscornaCPU que contiene al Arduino Nano.
2 Signal Lleva la señal analógica del voltaje resultante al presionar uno de los botones, es decir, el botón: GO
3 5V Opcional: Está presente en la botonera en caso de que se utilice una tarjeta de control diferente a la EscornaCPU versión 1.2 y en la que no se utilice la resistencia interna de PULL-UP del Arduino Nano. En el firmware del robot se tendría que definir la palabra clave: KEY- BOARD_WIRES con valor de 3.
4 L1 Señal de control para el Led 1 de color azul que indica un movimiento hacia ADELANTE
5 L1 Señal de control para el Led 2 de color rojo que indica un movimiento hacia IZQUIERDA
6 L3 Señal de control para el Led 3 de color amarillo que indica un movimiento hacia ATRÁS
7 L4 Señal de control para el Led 4 de color verde que indica un movimiento hacia DERECHA

Prueba de los Leds

El objetivo es verificar que todos los Leds se encienden al energizarlos. Para ello se puede utilizar el Arduino Nano alimentado con las baterías dentro del portapilas y el cable de tierra o de color negro conectado al pin GND del Arduino Nano y el positivo o cable rojo al pin Vin también del Arduino Nano. Posteriormente, mediante un cable tipo "jumper" conectado al otro pin GND del Arduino Nano y al pin GND de la botonera y otro cable al pin +5V del Arduino Nano y a cualquier pin de la botonera con la etiqueta: L1, L2, L3 o L4, dependiendo de que Led se quiera probar.

En caso de que no encendieran se debe verificar la orientación (polaridad) de los Leds en la botonera y el valor de las resistencias R6, R8, R9 y R10 que debe ser de 1 KΩ.

Como ejemplo, se puede observar en la Figura 9a que al conectar un cable al pin GND y el otro cable a al pin L1 se enciende el Led de color azul. De igual forma, en la Figura 9b se puede ver que al conectar un cable al pin GND y el otro cable al pin L3 se enciende el Led de color amarillo.

botonera_ensambleLed_1.jpg
Figura 9a: Prueba del Led 1 de color azul conectado al pin L1.
botonera_ensambleLed_3.jpg
Figura 9b: Prueba del Led 3 de color amarillo conectado al pin L3.

Por otro lado, para probar el funcionamiento de los botones se necesita de un multímetro con el objetivo de medir el valor de la resistencia al accionar cualquiera de los botones. El siguiente procedimiento es una guía para realizar la prueba:

  1. Colocar el multímetro en la escala de 200 KΩ
  2. Conectar la punta de prueba negra en el pin de la botonera con la etiqueta: GND
  3. Conectar la punta de prueba roja en el pin de la botonera con la etiqueta: Sig
  4. Pulsar cada uno de los botones y comparar el valor de la resistencia indicada por el multímetro con los siguientes valores:
    • Al pulsar el botón del movimiento hacia ADELANTE ubicado encima del Led 1 de color azul, el multímetro indicará 10KΩ aproximadamente.
    • Al pulsar el botón del giro hacia la IZQUIERDA ubicado a la izquierda del Led 2 de color rojo, el multímetro indicará 20KΩ aproximadamente.
    • Al pulsar el botón del movimiento hacia ATRÁS ubicado encima del Led 3 de color amarillo, el multímetro indicará 30KΩ aproximadamente.
    • Al pulsar el botón del giro hacia la DERECHA ubicado a la derehca del Led 4 de color verde, el multímetro indicará 62KΩ aproximadamente.
    • Al pulsar el botón del centro GO el multímetro indicará 40KΩ aproximadamente.

El funcionamiento de la botonera se basa en un divisor de voltaje, el cual, al pulsar cada uno de los botones varía el voltaje en un rango de 0-5V. Esta señal de voltaje es la que va conectada al pin con la etiqueta Sig de la botonera. El esquema eléctrico de la botonera, así como un esquema simplificado y las ecuaciones del funcionamiento del circuito divisor de voltaje se muestran en la Figura 10:

divisorVoltaje.png

Figura 10: Esquemas y ecuaciones del circuito divisor de voltaje que conforma la botonera

Ensamble de la tarjeta de control

La tarjeta de control utilizada es la EscornaCPU V1.2 diseñada por XDeSIG que se puede ver en la Figura 11:

cpu_inicial.jpg
Figura 11: Tarjeta de control EscornaCPU_V1.2

Componentes

Los componentes requeridos y su correspondiente función se enlistan en la Tabla 4:

Tabla 4: Descripción y funcionamiento de los componentes requeridos para la botonera
CANT DESCRIPCIÓN ETIQUETA FUNCIÓN
1 Arduino Nano Arduino Nano Tarjeta de desarrollo y programación basada en el micro- controlador ATmega328
1 Driver ULN2803 IC1 ULN2803 Circuito integrado que es el enlace o interfaz entre las señales de control provenientes del Arduino Nano y los motores paso a paso 28BYJ-48.

Nota: este circuito no se solda, se coloca sobre un zócalo o base que sií irá soldada a la tarjeta.

1 Zócalo de 18 pines IC1 ULN2803 Base que soldada a la tarjeta sobre la que se coloca el driver ULN2803.
2 Conector macho JST-XHP-5 para motor paso a paso 28BYJ-48 Motor Left / Motor Right Conectar los motores a la tarjeta.
1 Conector macho JST-XHP-2 para alimentación de la tarjeta de control GND + Recibir la alimentación del portapilas con las 4 baterías AA
4 Resistencia 10 KΩ R1 Está presente en la tarjeta de control en caso de que se utilice una botonera diferente a la E_KeyPad V2.2 que no cuente con esta resistencia y que no se utilice la resistencia interna de PULL_UP del Arduino Nano.

Por precaución esta resistencia se puede soldar y en el firmware del robot se tendría que definir la palabra clave: KEYBOARD_WIRES con el valor de 3.

R2 Opcional: Es la primera resistancia del divisor de voltaje que reduce el voltaje de 5.0V a 3.3V que va desde el pin 1 del Arduino hacia el pin de transmisión del adaptador Bluetooth, en caso de que se desea conectar y utilizar.
R4,R5 Son Opcionales: Están presentes en la tarjeta de control en caso de que se desea conectar el Escornabot a una red WiFi a través de un módulo un ESP-01.
1 Resistencia de 18KΩ o de 20KΩ R3 Opcional: La segunda resistencia del divisor de voltaje que reduce el voltaje de 5.0V a 3.3V que va desde el pin 1 del Arduino hacia el pin de transmisión del adaptador Bluetooth, en caso de que se desee conectar y utilizar.
8 Pines o Headers macho A0, A1, A2, A3, A7, GND 6 Pines de conexión con la tarjeta de la botonera.
BUZZ ON 2 Pines que permitirán activar / desactivar de forma manual el buzzer del Escornabot a través de la colocación de un puente o Jumper para pines rectos.
2 Tira de 15 pines hembra D12 / D13 Base soldada sobre la cual se colocará el Arduino Nano
1 Tira de 4 pines hembra BlueT Opcional: En caso de que se desee colocar un adaptador Bluetooth para conectar el Escornabot con una aplicación para teléfono móvil.
1 Interruptor de alimentación SK12F14 o SK12D07 S7 Interruptor general que enciende o apaga el Escornabot.
1 Buzzer activo de 5V para Arduino Z1 Emitir un sonido frente a cada movimiento o instrucción ejecutada por el Escornabot.
1 Fusible Rearmable XF050 F1 Interruptor de seguridad que se abre frente al paso de una cantidad de corriente que podría quemar el Arduino Nano u otro componente de la tarjeta de control.

Nota:En caso de no contar con este componente, se puede soldar un trozo de alambre de cobre</p>
1 Diodo Schottky 1N5817 D1 Diodo utilizado para la protección del circuito frente a polaridad invertida.
2 Condensador cerámico 104 de 100nF C1,C3 Eliminación de ruido eléctrico en la señal de alimentación de la tarjeta y en el driver ULN2803.

Soldadura de las resistencias

Soldar las resistencias de forma similar a la Botonera. Teniendo cuidado de no confundir los valores. Las Figuras 12a y 12b muestran el soldado de cada una de las resistencias:

cpu_resistencias_1.jpg
Figura 12a: Soldadura de R1 y R2 de 10KΩ.
cpu_resistencias_2.jpg
Figura 12b: Soldadura de R3 de 18KΩ.

Soldadura del diodo

Antes de soldar el diodo se debe observar su polaridad, ya que este elemento permite el paso de la corriente en una única dirección, por lo que es importante que quede soldado de la manera correcta.

El esquema con el que se representa a este componente consiste en un triángulo con una barra horizontal en uno de sus vértices. La dirección del triángulo indica la dirección de la corriente, mientras que la barra horizontal indica el no paso de la corriente.

Este esquema se encuentra dibujado en la tarjeta para orientar al diodo de forma correcta. Por otro lado, en el componente únicamente se señala la barra horizontal de color gris, suficiente para orientarlo en la tarjeta tal como se muestra en la Figura 13.

cpu_diodo_1.png
Figura 13: Soldadura del diodo Schotttky 1N5817

Soldadura de los condensadores

Los condensadores cerámicos son elementos que no tienen polaridad, a diferencia de los electrolíticos que sí la tienen. En este caso los condensadores 104 se pueden soldar sin importar la orientación en que se coloquen. Las Figuras 14a y 14b muestran la soldadura de estos dos condensadores y el aspecto de la tarjeta de control.

cpu_condensadores_1.png
Figura 14a: Soldadura de los condensadores cerámicos 104 de 100nF.
cpu_condensadores_2.png
Figura 14b: Vista inclinada de la tarjeta de control con los condensadores y el diodo soldados.

Soldadura del zócalo de 18 pines

El zócalo de 18 pines se utiliza para colocar el driver ULN2803, ya que no es recomendable soldar este último de forma directa a la placa debido a que se puede quemar por el calor aplicado y además, en caso de que se necesite reemplazar a futuro, pueda realizarse sin tener que desoldarlo de la tarjeta.

Antes de soldarlo hay que ubicarlo de forma correcta. Hay que tener presente que tiene una orientación específica con la muesca que tiene en uno de sus extremos orientada hacia la izquierda, tal como se muestra en la Figura 15a teniendo cuidado de acomodarlo de forma correcta para que asiente de forma plana sobre la tarjeta y la resistencia R3 de 18 KΩ no le estorbe y quede debajo y oculta.

cpu_zocalo_1.png
Figura 15a: Ubicación del zócalo de 18 pines con la muesca hacia la izquierda.
cpu_zocalo_3
Figura 15b: Posición correcta del zócalo colocado de forma plana sobre la tarjeta.

Para soldarlo, se puede comenzar con las dos primeras terminales como se puede ver en la Figura 16 y antes de soldar las terminales restantes, verificar que no quede levantado.

cpu_zocalo_2.png
Figura 16: Soldadura de las dos primeras terminales del zócalo.

Soldadura del buzzer

En primer lugar, proceder a soldar los 2 pines tal como se muestra en la Figura 17a los cuales permitirán activar / desactivar el buzzer de forma manual a través de la colocación de un puente o jumper.

En segundo lugar, colocar el buzzer fijándose en la etiqueta: ⊕ que tiene estampada en la parte superior tal como se muestra en la Figura 17b para que coincida con la misma marca impresa en la tarjeta. Una vez realizado esto soldar los dos pines del buzzer.

cpu_postes_buzzer_1.png
Figura 17a: Soldadura de los pines de activación del buzzer.
cpu_buzzer_1.png
Figura 17b: Orientación correcta del buzzer para soldarlo.

Soldadura de los pines de conexión a la botonera

Los 6 pines de conexión permiten conectar los cables que vienen de la botonera. Antes de soldarlos hay que colocarlos como se muestra en la Figura 18, fijándose que queden hacia abajo y soldarlos por la parte de arriba de la tarjeta.

cpu_pines_botonera_1.png
Figura 18: Soldadura de los pines de conexión a la botonera.

Soldadura de los pines para el Arduino Nano

Al igual que el driver ULN2803, el Arduino Nano tiene que ir sobre las dos tiras de 15 pines tipo hembra que le servirán de base, con el objetivo de que sea fácil reemplazarlo en caso de cualquier avería.

Para asegurar que las tiras de pines queden alineadas de forma correcta, primero se coloca el Arduino Nano sobre ellas tal como se muestra en la Figura 19a.

En seguida, se procede a soldar uno o dos pines de cada lado para fijarlas en posición, y posteriormente se puede retirar el Arduino Nano para continuar con la soldadura de los pines restantes como se observa en la Figura 19b.

cpu_arduino_1.png
Figura 19a: Arduino Nano colocado sobre los pines base y a su vez sobre la tarjeta de control.
cpu_arduino_2.png
Figura 19b: Soldadura de las 2 tiras de los pines base del Arduino Nano.

### Soldadura de los conectores para alimentación y de los motores paso a paso

Los conectores para alimentación y para la conexión de los motores paso a paso 28BYJ-48 son del tipo JST-XHP con 2 y 5 pines respectivamente. Posicionarlos como se muestra en la Figura 20a con las ranuras hacia adentro de la tarjeta.

JST-XHP_Posicion.jpg
Figura 20a: Posición de los conectores JST-XHP-2 y JST-XHP-5 para alimentación y conexión de los motores paso a paso 28BYJ-48, respectivamente. Las ranuras señaladas con los círculos deben quedar hacia adentro.

La soldadura de estos componentes se efectúa por la parte de encima de la tarjeta. La posición lista para soldar se puede observar en las Figuras 20b y 20c:

JST-XHP_Bateria.jpg
Figura 20b: Posición del conector JST-XHP-2 para conectar la alimentación proveniente del portapilas.
JST-XHP_Motores.jpg
Figura 20c: Posición del conector JST-XHP-5 para conectar los motores paso paso 28BYJ-48.

### Soldadura del interruptor de encendido

La tarjeta de control tiene dos juegos de 5 agueros para el interruptor de alimentación tal como se puede ver en la Figura 21a. La diferencia es el tamaño, siendo uno más grande que el otro. Ambos están interconectados, así que no importa cual juego se elija, esto depende del tamaño del interruptor disponible.

Colocar el interruptor Sk12D07 o similar en la tarjeta de control insertandolo en cualquiera de los dos juegos de agujeros, tal como se aprecia en la ubicación mostrada en la Figura 21b. Es importante mencionar que no importa la orientación, ya que conmuta entre dos posiciones (ON/OFF).

cpu_inicial_interruptor.jpg
Figura 21a: Se señalan los dos juegos de agujeros disponibles para soldar el interruptor de alimentación. Se puede utilizar cualquiera de los dos, el escoger entre uno u otro depende del tamaño del interrruptor disponible.
cpu_SwitchSK12F14_b.jpg
Figura 21b: Interruptor de alimentación listo para soldar en la tarjeta de control.

### Soldadura del fusible rearmable

El fusible rearmable XF050 protege la tarjeta de control de una sobrecarga de corriente. Para soldarlo simplemente hay que colocarlo en los agujeros identificados con la etiqueta F1 y soldarlo sin importar la orientación.

Sin embargo, si no es posible conseguirlo, como ha sido mi caso, se puede soldar un trozo de alambre en lo que está disponible. Para ello ubicar el trozo de alambre como se muestra en la Figura 22a y soldarlo con poca soldadura, para poder retirlo después, como se aprecia en la Figura 22b.

cpu_Fusible_a.jpg
Figura 22a: Trozo de alambre en lugar del Fusible XF050, mientras es factible de conseguirse.
cpu_Fusible_b.jpg
Figura 22b: Trozo de alambre soldado ligeramente por la parte superior de la tarjeta de control para posteriormente ser retirado y reemplazarlo por el fusible rearmable XF050.

### Colocación del driver UNL2803

El driver UNL2803 junto a la tarjeta de control mostrados en la Figura 23a, se debe insertar en el zócalo teniendo cuidado de orientarlo de forma correcta y de no doblar las patitas al hacerlo.

La orientación se puede ver en la Figura 23b con la muesca apuntando hacia abajo, en la misma dirección en la que está el Arduino Nano.

Al colocarlo acomodar las patitas para que encajen en el zócalo acomodándolas ligeramente sí es necesario, teniendo cuidado de no doblarlas, tal como se aprecia en la Figura 23c.

En seguida, empujarlo hasta que asiente en el fondo del zócalo y revisar que ninguna patita se haya doblado, hasta que quede como se muestra en la Figura 23d.

cpu_UNL2803_a.jpg
Figura 23a: Tarjeta de control y el driver UNL2803 de control de los motores paso a paso 28BYJ-48.
cpu_UNL2803_b.jpg
Figura 23b: Orientación del driver posicionado con la muesca hacia abajo.
cpu_UNL2803_c.jpg
Figura 23c: Driver colocado en posición antes de ser insertado en su zócalo, cuidando de que las patitas queden alineadas y sin doblarse.
cpu_UNL2803_d.jpg
Figura 23d: Driver ya insertado cuidando de que no se doblen las patitas de conexión.

Tarjeta de control terminada

Ensamble del Escornabot

Las partes impresas y los tornillos necesarios para ensamblar el Escornabot se muestran en la Figura 21:

lista_de_partes
Figura 21: Partes impresas y tornillos para ensamblar el robot.

La secuencia de ensamble es la siguiente:

Paso 1: Inicio del ensamble

Partes requeridas:

  • Pieza impresa en 3D: Motor-Bracket
  • Pieza impresa en 3D: Battery-Bracket
  • 1 Tornillo M3 x 12mm
paso1a
Paso 1a: Colocar el Motor-Bracket y el Battery-Bracket como se muestra en la imagen y sujertarlos con un tornillo M3 x 12mm.
paso1b
Paso 1b: Terminar de atornillar y verificar la sujeción.

Paso 2: Ensamble del cuerpo

Partes requeridas:

  • Ensamble del paso 1
  • Pieza impresa en 3D: E-KeypadV2.2-Bracket
  • Pieza impresa en 3D: EscornaCPU_V1.2-Bracket
  • 2 Tornillo M3 x 12mm
paso2a
Paso 2a: Colocar el E-KeypadV2.2-Bracket encima del ensamble anterior sujertarlos con un tornillo M3 x 12mm en la parte de posterior.
paso2b
Paso 2b: Colocar el EscornaCPU_V1.2-Bracket encima del ensamble anterior sujertarlos con un tornillo M3 x 12mm en la parte frontal.
paso2c
Paso 2c: Terminar de atornillar el tornillo M3 x 12mm de la parte frontal y verificar la sujeción.
paso2d
Paso 2d: Terminar de atornillar el tornillo M3 x 12mm de la parte posterior y verificar la sujeción.
paso2e.jpg
Paso 2e: Girar el ensamble para colocar y atornillar un tornillo M3 x 6mm en la parte inferior.

Paso 3: Ensamble de los motores

Partes requeridas:

  • Ensamble del paso 2
  • Motores paso a paso 28BYJ-48
  • 4 Tornillos M3 x 6mm
paso3a
Paso 3a: Colocar uno de los motores en el lado derecho del robot con la orientación mostrada y con los cables apuntando hacia adelante. Sujetárlo con 2 tornillos M3 x 6mm.
paso3b
Paso 3b: Igual que el lado derecho, colocar y sujetar el motor del lado izquierdo con 2 tornillo M3 x 6mm.

Paso 4: Preparación de las ruedas

Componentes necesarios:

  • Pieza impresa en 3D: Wheel-Right
  • Pieza impresa en 3D: Wheel-Left
  • 2 Tornillos M3 x 6mm
  • 2 Tuercas M3
paso4a
Paso 4a: Colocar una de las tuercas M3 en la ranura.
paso4b
Paso 4b: Con ayuda de unas pinzas insertar la tuerca hasta el fondo de la ranura.
paso4c.jpg
Paso 4c: Colocar uno de los tornillos M3 x 6mm y verificar que pueda atornillarse a la tuerca insertada en el paso anterior.

Paso 5: Ensamble de las ruedas al cuerpo

Componentes necesarios:

  • Ensamble del paso 3
  • Wheel-Right con la tuerca M3 y el tornillo M3 x 6mm colocados
  • Wheel-Left con la tuerca M3 y el tornillo M3 x 6mm colocados
paso5a
Paso 5a: Tomar la rueda de la derecha (Wheel-Right) e insertarla en el eje del motor del lado derecho del cuerpo del robot.
paso5b
Paso 5b: Verificar que esté insertada completamente hasta el fondo y asegurar el tornillo para sujetar la rueda al eje del motor.
paso5e.jpg
Paso 5c: Repetir el procedimiento para el lado izquierdo del robot.

Paso 6: Soporte de la rueda de pivote

Partes requeridas:

  • Ensamble del paso 5
  • Pieza impresa en 3D: Ball-Caster
  • 5 Tornillos M3 x 6mm
paso6a
Paso 6a: Sujetar el soporte de la rueda loca con los 2 tornillos M3 x 6mm al Battery-Bracket
paso6b
Paso 6b: Colocar, sin atornillar completamente, 3 tornillos M3 x 6mm sobre la pieza impresa: E-KeypadV2.2-Bracket.
Paso 6c: Vista en 360º del ensamble del cuerpo del robot.

Paso 7: Conexión de la botonera y la tarjeta de control

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Paso 7a: Ensamble realizado anteriormente, botonera y tarjeta de control.
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Paso 7b: Conectar con 6 cables tipo Jumper los pines de conexión de la botonera. Atención: Para este modelo no conectar el pin con la etiqueta 5V.

Antes de seguir, se debe tener presente la conexión de los cables con la tarjeta de control, para ello, la Tabla 5: detalla esa correspondencia:

Tabla 5: Correspondencia de los cables entre la botonera y la tarjeta de control
PIN BOTONERA PIN TARJETA DE CONTROL
L4 A0
L3 A1
L2 A2
L1 A3
5V No conectado
Sig A7
GND GND

Proceder a conectar los cables en la tarjeta de control como se muestra en la imagen del Paso 7c fijándose muy bien en el orden de los cables, tal como se especificó en la Tabla 5. El resultado debe ser como se muestra en la imagen del Paso 7d.

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Paso 7c: Conectar el otro extremo de los 6 cables tipo Jumper a la tarjeta de control. Fijándose en el orden de las conexiones. Como guía, el cable con la etiqueta L4 procedente de la botonera debe corresponder con la etiqueta A0 en la tarjeta de control.
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Paso 7d: Cables conectados desde la botonera hasta la tarjeta de control.

### Paso 8: Conexión de los motores y colocación de la tarjeta de control en el cuerpo del robot

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Paso 8a: Organizar los cables provenientes de ambos motores en forma de círculo, enrollando con mucho cuidado, los cables sobre sí mismos.
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Paso 8b: Sujetar los cables de ambos motores con una cremallera plástica verificando que los conectores queden ubicados hacia la izquierda, tal como se muestra en la imagen.
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Paso 8c: Conectar los motores a la tarjeta de control fijándose muy bien que el motor del lado derecho coincida con la etiqueta: Motor Right y el motor del lado izquierdo con la etiqueta: Motor Left. No hay que preocuparse con la orientación, ya que este tipo de conectores únicamente permiten ser insertados en una sola posición.
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Paso 8d: Insertar el extremo tarjeta de control donde se ubica el puerto mini USB del Arduino Nano en la ranura frontral de la pieza: EscornaCPU_V1.2-Bracket.
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Paso 8e: Insertar el otro extremo de la tarjeta de control en la ranura de la pieza: EscornaCPU_V1.2-Bracket haciendo un poco de presión para acomodarla hasta escuchar un sonido parecido a un "click" o hasta que quede bien asentada.

Paso 9: Colocación de la canica pivote

Partes requeridas:

  • Pieza impresa en 3D: Ball-Caster
  • 1 Canica de 17mm

Para colocar la canica de 17mm de diámetro en la pieza impresa en 3D: Ball-Caster, es necesario des-ensamblarlo del cuerpo y ponerlo sobre una superficie plana.

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Paso 9a: Colocar la canica encima de la pieza: Ball-Caster, que a su vez deberá estar sobre una superficie plana para poder insertar la canica de forma adecuada.
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Paso 9b: Insertar la canica en la cavidad haciendo un poco de presión para acomodarla adentro hasta escuchar un sonido parecido a un "click" o hasta que quede bien asentada.

### Paso 10: Conexión de las baterías y la botonera

Partes requeridas:

  • Portapilas cuadrado para 4 pilas AA
  • 4 pilas o baterías AA
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Paso 10a: Colocar las baterías en el portapilas cuidando que la orientación sea la correcta.
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Paso 10b: Atornillar la botonera sobre la pieza: E-KeypadV2.2-Bracket fijándose que el botón azul quede hacia el frente del robot y que los cables del portapilas queden debajo de la botonera entre los soportes donde va a atornillada la botonera.
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Paso 10c: Conectar el conector JST-XHP-2 del portapilas a su receptáculo en la tarjeta de control haciéndolo con cuidado para no desoldarlo.

Paso 11: Vista en 360º del ensamble terminado

Paso 11: Video de 360° para mostrar el ensamble del cuerpo del robot.

Puesta en marcha

Carga del firmware

Para programar el Arduino Nano de la tarjeta de control se debe conectar a la computadora mediante el cable USB y utilizar el IDE de Arduino para programarlo con el firmware del Escornabot para esta versión del Escornabot. Se puede descargar aquí: firmware Escornabot Brivoi Compactus el cual se encuentra configurado y y calibrado para que funcione correctamente. Una imagen de la apaciencia del firmware abirto en la IDE de Arduino se muestra en la Figura 26:

cpu_ArduinoIDE.png
Figura 26: Robot Escornabot Brivoi Compactus

Ahora se necesita conectar el Arduino Nano de la tarjeta de control a la computadora a través del cable USB como se muestra en al Figura 27a y har click en el botón con el ícono de la flecha hacia la derecha que acciona el comando de "subir" o "upload" el programa al Arduino Nano. Al terminar de programarlo, se debe escuchar un sonido en el buzzer de la tarjeta de control, tal como se puede escuchar al final del Video 27b.

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Figura 27a: Conexión de la tarjeta de programación.
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Video 27b: Programación del firmware del Escornabot.

Prueba de funcionamiento

La primera prueba después de cargar el firmware en el Escornabot, consiste en hacer que el robot ejecute una secuencia de movimientos. Para ello, se puede llevar a cabo el siguiente procedimiento:

  1. Energizar el Escornabot con el interruptor de alimentación en la tarjeta de control
  2. Oprimir varias veces algunos de los botones de colores.
  3. Oprimir el botón de GO.
Como resultado, se deberá empezar a moverse ejecutando en order la rutina de movimientos programada.

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