Manual De Procedimientos Para Un Mantenimiento Preventivo A Un Robot Seguidor De Línea De Competencia (autoguardado).docx

Manual de procedimientos para un mantenimiento preventivo a un robot seguidor de Línea de competencia.

Fig. 1 Imagen de 3 prototipos de robots seguidores de línea de competencia.

En el siguiente documento se presentan los pasos a seguir para realizar un mantenimiento preventivo a un robot seguidor de línea de competencia.

Antecedentes del sistema. Desde hace unos años se implementó un sistema de competencia de robótica en donde englobaban distintas categorías así como de prototipos. Con el paso de los años se fueron perfeccionando las competencias en base a actualizaciones tanto de componentes como de programación. Los primeros prototipos que se vieron eran sin programación y con

componentes más sencillos, como lo son (motores o moto reductores, sensores, chasis, ruedas, etc.) Los robots seguidores de línea son robots muy sencillos, que cumplen una única misión seguir una línea marcada en el suelo normalmente de color negro sobre un tablero blanco (normalmente una línea negra sobre un fondo blanco). El funcionamiento general del robot es adecuado, sin embargo, se puede optimizar su funcionamiento cambiando algunos aspectos de su programación o utilizando materiales más ligeros en su estructura para reducir efectos inerciales. Básicamente en un móvil capaz de desplazarse a lo largo de una línea de un color diferente al fondo, todos basan su funcionamiento en sensores, sin embargo, dependiendo de la complejidad del recorrido, el robot debe utilizar más o menos sensores. Un robot móvil es una máquina automática que es capaz de trasladarse en cualquier ambiente dado. Los robots móviles son un punto importante de la investigación actual y casi cada universidad importante que tiene uno o más laboratorios que se centran en la investigación de robots móviles. Los robots móviles se encuentran también en la industria y los servicios. Hoy en día la Robótica Móvil se ha convertido en un tema de gran interés, con grandes adelantos debido a una gran cantidad de proyectos que se han desarrollado en todo el mundo y como estudiantes del nivel bachillerato consideramos que es necesario presentar alternativas que puedan satisfacer las necesidades antes planteadas, nuestro proyecto presenta un “robot seguidor de línea”. Componentes y descripción de la máquina. Estas máquinas (robot seguidor de línea) son prototipos creados para competencias, para los cuales deben estar armados con los mejores componentes posibles, según el alcance de la persona. Componentes de un seguidor de Línea de competencia:     

Chasis. Sensores. Motores. Rines y llantas. Microcontrolador.

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Placa PCB con circuito impreso. Drivers (puentes H). Batería. Tornillería. Cables conectores para sensores. Accesorios extras para sujetar.

Chasis: El chasis es la parte más importante de nuestro dispositivo ya que es el cuerpo del mismo, este puede ser de distintos materiales como lo son, plásticos, madera, cintra, acrílico y más recientemente lo más utilizado la impresión 3D.

Fig. 2 Imagen de chasis realizado en impresión 3D.

Sensores: Los sensores son los encargados del proceso de detección de línea, ya sea línea blanca con fondo negro o viceversa línea negra con fondo blanco. Estos sensores son sensores infrarrojos. Existen mucha variedad de sensores de este tipo, existen regletas de sensores desde 8 sensores, 10 sensores, 11 sensores, 12 sensores, 13 sensores, y 16 sensores. En los

prototipos manejados anteriormente se utilizan regletas de 8 sensores. Estos sensores son de señal analógica.

Fig. 3 Sensores QTR-8ª

Motores: Se utilizan motoreductores de populo de 3000 revoluciones, con una relación de 10:1, estos motores son los componentes encargados de darle potencia a nuestro robot. Son controlados con un microcontrolador y unos puentes h o drivers.

Fig. 4 Motores pololu 10:1.

Fig. 5 Drivers (puente h)

Rines y llantas: Los rines y llantas de estos prototipos son especiales, ya que el rin es elaborado y maquinado en aluminio con forma de cilindro, y las llantas de misma forma son elaboradas de caucho para así poder tener una adherencia a la pista. Existen diversos proveedores de estos componentes en el país, en estos prototipos se utilizaron componentes de la empresa CDM, y de Ingeniero Maker.

Fig. 6 Rines y llantas de un seguidor de línea velocista.

Micro controlador: Para estos prototipos se pueden utilizar diversos micro controladores, así como también se utilizan PICS, la forma más factible es utilizar arduino, ya que es muy amigable tanto el hardware como el software, en muchos casos se utiliza la placa arduino nano. El principal funcionamiento de este es ser el corazón del robot ya que en él va la programación.

Fig. 7 Placa Arduino nano.

Batería:

La batería juega un papel muy importante ya que es la alimentación del prototipo, para la selección de la misma se deben considerar diversos factores, como lo son: la capacidad, el peso, y el número de celdas.

Fig. 8 Batería 2 celdas nano-tech.

Proceso para el mantenimiento preventivo de un robot seguidor de línea de competencia. Lo primero que se debe tener en cuenta para hacer el mantenimiento preventivo a estas máquinas es conocer a fondo todos los componentes y su funcionamiento para así evitar fallas o descomposturas. Se debe tener una limpieza correcta en todo momento, no tenerlos expuestos a caídas o a ser aplastados ya que podrían llegar a fracturar o averiar algún componente. Lo más delicado que encontramos en un prototipo de estos son los sensores ya que estos quedan expuestos completamente al roce con la superficie donde este colocado, a pesar de que coloca una protección de cinta doble cara (como se ve en la Fig. 9), los sensores quedan expuestos al polvo, a líquidos y a otros componentes que puedan llegar a rozar con ellos.

Fig. 9 Sensores expuestos y protección de doble cara.

Esta protección blanca que se aprecia en la imagen juega dos papeles muy importantes, ya que además de evitar que los sensores tengan un rose completo con el piso o superficie donde correrá el prototipo, también sirve para que el robot deslice correctamente en las curvas y rectas de nuestra pista. Esta parte está compuesta de 4 capas de cinta doble cara cortada a la medida para no tapar los sensores. Lo primero que se revisa antes de una competencia es que los sensores sirvan, la manera más fácil y factible de verificar que los sensores están recibiendo señal y energía es conectar nuestro robot a la batería y colocar una cámara de celular frente a la regleta, y como estos son infrarrojos al estar expuestos a la cámara deben prender de un color purpura indicando que funcionan. En dado caso que no haga esta tarea de prender, se debe a varios factores:  

Que la regleta ya no sirva en su totalidad. Que se hayan desoldado los cables que llegan a la regleta, o los que salen de la placa hacia los mismos.

Lo ideal para limpiar los sensores es pasar una brocha ligeramente sobre ellos para así liberarlos de polvo o de algún adhesivo que los pueda dañar. Se debe verificar que todos los cables conductores estén en buen estado de soldadura para así poder tener buen contacto y una señal ideal.

Fig. 10 Imagen de soldadura que llega a los sensores.

Lo ideal antes de cada competencia para así poder un buen funcionamiento es resoldar o retocar la soldadura en esta parte para evitar desprendimiento en la carrera ya que se encuentran compitiendo a altas velocidades. La otra parte importante que tiene que ver con los sensores son los pines que salen de la placa PCB,

Fig. 11 Esta parte es delicada ya que puede exponerse a soldar cables juntos.

Para mantener limpios los motores es necesario quitar el caucho de las llantas y retirar los rines con su llave, al haber realizado esto se puede tener acceso a la caja de engranes de los motores donde puede haber residuos de basura así como cabellos y polvo. También se pueden utilizar aditivos para tener un buen funcionamiento con los engranes.

Otra parte sumamente importante es revisar la tornillería de nuestro prototipo ya que esta tiene un papel importante ya que es la encargada de unir las partes del chasis así como la regleta de sensores. Se debe apretar las tuercas a modo que no se chispe en competencia. La batería debe mantenerse protegida sin estar expuesta a temperaturas altas, ya que puede averiarse con facilidad. Es recomendable que se mantenga separada del chasis ya que puede ocurrir un accidente al hacer contacto con los pines donde va la batería, ya que

es de inicio inmediato al hacer contacto con los pines, y si se conectan al revés puede haber un corto en nuestro circuito y averiar más de un componente. Retomando el papel que juegan las llantas, se deben limpiar o lubricar con líquidos que tengas una composición viscosa, esto ayuda a que el caucho de nuestras llantas se adhieran a la pista y así evitar su salida de la pista. El chasis es el único componente de nuestro prototipo que no necesita ser limpiado ni engrasado o lubricado ya que solo juega el papel de base, pero es recomendable tenerlo limpio ya que ahí es donde se colocan todos los componentes. Se recomienda desmontar tanto nuestro microcontrolador (arduino nano) como nuestros puentes h para poder limpiar del polvo pero se deben colocar delicadamente ya que de ser conectados mal se pueden quemar ya que entraría corriente en donde no debe ir y por ende se quema su circuito. Una vez echo estos pasos, se prosigue a probar en nuestra pista el funcionamiento, y la reacción de nuestro mantenimiento. Estos pasos se recomiendan hacerse días antes de una competencia y al terminar la competencia ya que durante la competencia se exponen todos nuestros componentes a averías y a ensuciarse.