Construcció d un robot a partir de residus electrónics

Transcripción

1 Construcció d un robot a partir de residus electrónics Iban Moscoso Rubert Tutor: Jordi Sellarès Juny 2012 Eng. Tèc. Industrial, esp. Electrónica Industrial

2 Introducció

3 Justificació del projecte En la societat de consum que vivim avui en dia es generen gran quantitat de residus. Aquests contenen diversos contaminants altaments perjudicials per el medi ambient i la salut. Filosofia d usar i llençar instaurada a la societat que agreuja més el problema.

4 Antecedents Videocàmera de visió nocturna: Videocàmera modificada per poder grabar en la foscor. Dixi: Robot rastrejador fet amb elements reciclats. PH-Bot: Robot seguidor de vigilància a Distància per persones amb mobilitat reduïda i malaltes.

5 Objectius Reciclar i recuperar components electrònics, preparar-los per posteriorment poder utilitzar-los i trobar les seves especificacions técniques. Demostrar que amb la majoria d aquests components es possible construïr un robot.

6 Descripció general El robot constarà de diferents parts: Motors (tracció i direcció): Encarregats de proporcionar el moviment i gir del robot. Encoders: S encarregaràn de controlar en tot moment la posició del robot. Circuit de control: Es on hi haurà el cervell del robot. Bateria: Proporcionarà electricitat al robot. Carregador: Permetrà carregar les bateries del robot.

7 Elements que s han recuperat

8 Característiques del robot Tracció: S utilitzaràn motors de contínua. Alimentació: Farem servir bateries recarregables Ni-Mh AA. Control robot: Es farà a través d un controlador Arduino i de dos encoders. Control motors: Realitzat a travès de l Arduino i a través del driver L293D.

9 Disseny del robot Part mecànica

10 Estructura del robot Per al xassis utilitzarem una carcassa de CD-rom. Els eixos i les rodes les treurem d una impressora i els tallarem a mida. El motor de tracció es col.locarà paral.lel a l eix de darrera unit amb aquest amb una corretja. El motor de direcció farà girar un eix vertical al qual hi ha unida la roda boja. Finalment es col.locarà el connector del carregador a un dels costats.

11 Disseny del robot Part elèctrica

12 Bateries AA Ni-Mh Cada bateria Ni-Mh té una tensió d 1.2 V, i una capacitat de 2350 mah. Hem utilitzat 8 bateries Ni-Mh connectades en sèrie, el que dona un total de 9,6 V i 2350 mah. En el nostre cas, els motors consumeixen aproximadament 1 A, per tant la seva autonomia serà aproximadament de 2 hores, tal i com es pot veure a la gràfica de descàrrega.

13 Carregador de bateríes Per carregar les bateríes es connectarà el carregador i s apretarà l interruptor de càrrega. El LED s encendrà. Quan ja estiguin carregades es treu el carregador i es desactiva l interruptor per que funcioni autónomament. Les bateríes també es carreguen mentre estiguem fent funcionar el robot amb el carregador connectat.

14 Disseny del robot Part electrònica

15 Proves de control dels motors Per controlar els motors de CC s ha utilitzat el driver L293D. Aquest driver permet controlar el motor i fer-lo funcionar en ambdòs sentits només invertint les entrades 1A i 2A. Posant EN a nivell baix o totes les entrades a nivell alt, fa que el motor s aturi.

16 Connexionat dels motors Connectarem un motor a cadascún dels ponts H del driver. El motor de tracció es connectarà a les sortides O1 i O2, i el de direcció a les sortides O3 i O4. Les entrades EN1, EN2, I1, I2, I3 i I4 es connectaràn a les sortides digitals D2, D3, D4, D5, D6 i D7 de l Arduino, respectivament. El driver s alimentarà i alimentarà els motors a 5 V.

17 Proves de funcionament dels fotointerruptors Els fotointerruptors consten d un emissor d infrarrojos i un fototransistor separats per una obertura on s insertarà un element mecánic que produïrà un tall del feix de llum. A la sortida s obtenen 0 o 5 V, segons si passa llum o no. Seràn els encarregats d informar l Arduino de les voltes que aquests han realitzat.

18 Connexionat dels fotointerruptors Els fotointerruptors es connectaràn a les entrades analògiques A0 (tracció) i A1 (direcció). En el cas del fotointerruptor de tracció, es col.locarà una resistència de 470 Ω a l entrada Vin, i de 10 kω a la sortida analògica A. En el cas del de direcció, es col.locarà una resistència de 470 Ω a GND i de 10 kω entre GND i A. S alimentaràn amb les sortides digitals D8 i D9, respectivament.

19 Controlador Arduino L Arduino Nano és una placa basada en el ATmega168 (Arduino Nano 2.x Funciona amb un cable USB Mini-B. Es pot alimentar per USB o amb una font externa de 6 a 20 V. Operen a 5 V. Té 14 entrades/sortides digitals i 8 entrades analògiques. Mesuren entre 5 V i massa. Utilitza un llenguatge de programació anomenat Wired, que es subconjunt de C.

20 Connexionat de totes les parts del circuit

21 Connexionat del circuit Tots els components del circuit de control es posaràn en una placa de topos, i per connectar-los s utilitzarà la tècnica del wire-wrap. Aquesta tècnica consisteix en unir dos components amb un cable enrotllat entre les potes que es vulguin unir, mitjançant una eina especial per aquesta tasca.

22 Resultats

23 Funcionament del programa recta(distancia, sentit): Es pot modificar la distància que recorrerà el robot i el sentit de gir del motor (true=endavant o false=enrera). corba(radi de gir, angle, direccio, sentit): Es pot modificar el radi de gir i l angle que recorrerà el robot, la direcció (true=dreta o false=esquerra) i el sentit de gir del motor (true=endavant o false=enrera). test_motors(): El que fa simplement es comprovar si el gir dels motors de tracció i direcció funciona correctamet, o sigui, si giren en ambdós sentits. alinia(): Serveix per alinear la roda boja de direcció del robot. Es va pitjant el botó d inici de programa fins que la roda quedi aliniada amb el robot.

24 Funcionament del programa

25 Pressupost Electrónica Unitats Preu / unitat Total del nostre robot Total del robot sense haver reciclat res Driver motor L293D Resisténcies Condensadors Condensadors electrolítics Díodes LED Regulador Arduino nano Carregador bateries Components eléctrics Interruptor ON/OFF Polsador Pack bateries Ni-Mh 1.2 V mah, 4 unitats Cable unifilar Connector carregador bateries Sensors Fotointerruptors Actuadors Motor tracció Motor direcció amb encoder incorporat Varis Xassis xapa ferro Hubs alumini per eixos Desoldador estany Porta-piles de 4 unitats Placa de topos Tornavís Total

26 Pla de treball realitzat 1. Recabar informació sobre com recuperar components. 2. Obtenció eines per recuperar components. 3. Recerca d aparells per reciclar. 4. Desmuntatge dels aparells. 5. Extracció de components dels aparells. 6. Documentació dels components recuperats. 7. Proves amb els motors recuperats. 8. Proves amb els encoders. 9. Proves circuit de control. 10. Construcció del xassís del robot. 11. Construcció del circuit de control. 12. Proves de funcionament del robot. 13. Realització memória.

27 Conclusions El controlador Arduino ofereix unes prestacions óptimes, tant en la seva capacitat de connexió de sensors i actuadors, com en la facilitat de la seva programació. Es necessita molta dedicació i molta cura per aconseguir desmuntar i treure els components electrònics dels aparells disponibles. Aconseguir els datasheets de molts components electrònics, sobretot sensors i actuadors, es pràcticament impossible perquè no hi ha referéncies. Malgrat les aparençes, utilitzant en la majoria dels casos components i material reciclat es pot arribar a construir un robot.

28 Millores futures Utilitzar encara més elements reciclats o recuperats en el disseny del robot, com per exemple, aprofitar una bateria d un portàtil, construir el driver del motor amb transistors, etc... Tambè seria possible controlar-lo inalàmbricament en comptes de amb el cable USB, afegint una comunicació vía infrarrojos, wifi, radiofreqüència, etc... Tambè es podria dissenyar un programa que contes les voltes dels motors també quan estan parats i no sols quan estan en marxa. Una altra millora consistiria en afegir més sensors. Per exemple, un seguidor de línia que anés resseguint aquesta, utilitzar motors pas a pas per moure la roda de direcció amb més precisió, etc

29 Gràcies per la seva atenció Alguna pregunta?