¿Cómo construir un robot? | Guía paso a paso y 5 componentes críticos

¿Cómo construir un robot?

Tema de discusión: Proceso de construcción de un robot y sus componentes clave

Desarrollo de robótica

El término "robot”Fue acuñado por Josef Capek en 1920, que más tarde su hermano, Karel, utilizó para referirse a un humanoide ficticio en la obra RUR

El término abarca una amplia gama de dispositivos, pero un robot, en general, es una máquina que puede controlar sus acciones, recibir retroalimentación sensorial y procesar información.

Los robots suelen ser de naturaleza programable y pueden guiarse con dispositivos de control externos o integrados en el hardware del robot.

Para entender cómo construir un robot, debemos pasar por las distintas etapas de desarrollo de la robótica. Se sabe que los hebreos en el período antiguo prepararon borradores sobre un ser artificial, al que llamaron el golem. Se sabía que ayudaba y ayudaba con el trabajo tedioso y repetitivo.

Además, en el futuro, Leonardo da Vinci había publicado el diseño de un caballero mecánico en 1495. Luego, el robot Televox de Westinghouse fue construido en 1927 para escuchar los comandos de voz humana. Desde entonces, ha sido un largo camino cómo construir un robot en el mundo actual de Jetsonsfantasía inspirada, que tiene un concepto de robot posible para cada trabajo disponible en la Tierra.

Diseño de robot mecánico por Leonardo Da Vinci

Pero todavía no es fácil entender cómo construir un robot que podamos conceptualizar. Sin embargo, hay muchos tutoriales en línea disponibles que nos permiten adquirir experiencia práctica en la construcción de robots de juguete primitivos que operan en varios aspectos sensoriales. Todavía implica un conocimiento de experiencia, o al menos, familiaridad con la codificación básica.

Componentes críticos de un robot

La estructura del robot es principalmente mecánica, lo que se conoce como cadena cinemática, porque su funcionalidad es similar a la de un esqueleto humano. La cadena comprende eslabones equivalentes a los huesos, actuadores equivalentes a los músculos y articulaciones que determinan el número de grados de libertad.

Los robots utilizaron cadenas en serie abiertas en el sentido de que todos los robots están vinculados entre sí con ese enlace. Robots que tienen la aplicación de un manipulador Suelen tener unos efectores finales montados en el último eslabón, también llamado muñeca del manipulador. Este efector final puede tener varias formas y tamaños con respecto a su uso en la manipulación del entorno.

Los cinco componentes principales se enumeran a continuación, y su relación también se ilustra como sigue:

Manipulador

El robot consta de un manipulador que comprende varios enlaces y articulaciones equivalentes al de un brazo humano, que proporciona la base de hardware de la máquina.

Efector final

La base del manipulador, como se mencionó anteriormente, tiene soporte fijo y tiene su otra en libre que actúa como muñeca. Esta muñeca suele estar unida al efector final, que generalmente sirve para las disposiciones de la palma y los dedos de un brazo humano.

Solenoide

Los músculos son capaces de proporcionar la potencia para el movimiento del brazo, la palma y los dedos en los seres humanos, lo que se realiza mediante los actuadores en el caso de los robots. Estos actuadores son típicamente motores y son de 3 tipos según la fuente de energía utilizada: eléctrico, hidráulico o neumático, respectivamente.

Reguladora

La computadora digital, que incluye tanto su hardware como el software, actúa como controlador del robot. El controlador del robot es análogo al cerebro humano en su funcionamiento general. Ayuda al robot a realizar todas las tareas asignadas. El movimiento del manipulador y el efector final es dirigido y controlado por este controlador. Normalmente se trata de microcontroladores o microprocesadores. En otras palabras, el controlador determina todas las acciones del robot.

Sensores

El cerebro no puede procesar información a menos que reciba la misma proporcionada por los órganos de los sentidos. Por tanto, no se puede utilizar la inteligencia del cerebro. De manera similar, el controlador del robot no puede realizar el curso de acción mediante comandos deseables; recibe información de los sensores sobre el entorno percibido. Por lo tanto, el quinto y más importante componente del robot son varios sensores para obtener información y datos del entorno. Los sensores se emplean para medir diferentes parámetros como posición, velocidad, fuerza, par, proximidad, temperatura, etc.

¿Cómo construir un robot?

Determine la intención

Primero es tener la intención de cómo construir un robot. ¿Creará esto arte autónomo en la playa? ¿Será un compañero en el hogar que sabe cosas nuevas de inteligencia emocional sofisticada? ¿Fomentando la curiosidad en la educación STEM? ¿Agilizar los procedimientos en la cadena de suministro de producción? No hay límite para el pensamiento creativo, aunque el comienzo debe ser lo suficientemente simple.

A menudo, los que tienen un solo propósito son los robots más eficientes. Independientemente, no es fácil crear una buena creación sin un propósito específico.

Elige la plataforma

En segundo lugar, determine qué sistema operativo se ejecutará en su robot. Si está diseñando un robot automotriz o un robot computacional, depende de seleccionar el sistema operativo correcto. Windows 10, principalmente debido a su convergencia con las soluciones de inteligencia artificial de Microsoft, supera a Linux en robótica destinada al uso diario.

En comparación, con una experiencia de programación mínima, Windows 10 es fácil de usar y rápido de ejecutar. Seleccionará el sistema operativo que mejor haga que su robot cobre vida hasta que haya determinado qué tipo de robot desea construir.

Construye el cerebro

La construcción de la unidad de comando central de su robot es el siguiente paso, y quizás el más crítico. Esto actúa como la base que respalda las características deseadas del robot, ya sea cognición de voz, expresión, reconocimiento facial, detección de movimiento u otra capacidad.

Tan esencial como un hardware portátil conectado a Internet, el núcleo de este "cerebro" bien puede serlo. Frambuesa Pi, un miniordenador autoprogramable económico, y LattePanda, la primera placa de fabricante preinstalada con un sistema operativo completo Windows 10, son versiones estándar que ofrecen la misma interfaz de usuario que una PC con Windows estándar

El LattePanda es del tamaño de la palma de la mano, está basado en Intel y está habilitado para Arduino, lo que permite que un procesador para prototipos de robótica refine, construya y personalice la codificación. La noticia positiva es que LattePanda no es estrictamente para desarrolladores de aplicaciones; los educadores y creadores pueden usarlo con sus guías paso a paso.

Desarrollar la cáscara

En el siguiente paso de cómo construir un robot, las características que ha marcado para su robot determinarán qué características físicas necesita. Por ejemplo, el cerebro necesitaría ser compatible con un escáner láser, controladores de motor y sensores táctiles si está diseñando un robot de limpieza que necesita una visión. Si el robot quiere conectarse con otras computadoras, asegúrese de que el cerebro pueda manejar la conectividad de mensajería.

Electrónica: la configuración típica de Arduino

La sección de electrónica tiene en cuenta el microcontrolador y otros componentes eléctricos y electrónicos para complementar el hardware mecánico. El microcontrolador es un Arduino típico que se usa en este ejemplo.

Arduino Uno; Fuente de imagen: SparkFun Electronics de Boulder, EE. UU., Arduino Uno - R3CC BY 2.0

La lista de componentes necesarios se puede ver a continuación:

  • An Arduino tablero del microcontrolador: El cerebro / computadora / controlador del robot que está programado.
  • Un tablero: Requerido para conectar cables sin soldar.
  • Un conjunto de cables de puente.
  • Un controlador de motor para cada motor: Necesario para controlar los motores de forma segura.
  • Baterías recargables: no utilizaría baterías desechables si se preocupara por su robot en absoluto.
  • Instalación del cargador de batería: Se requiere una placa de conexión de carga de batería dedicada.
  • Un regulador de voltaje (buck o boost): El regulador de voltaje basado en Arduino.
  • Un módulo de comunicación (opcional): Su robot puede ser completamente autónomo o preprogramado. Aún así, muchas personas quieren poder controlar su robot de forma remota, o al menos tenerlo conectado para el registro de datos a través de Bluetooth o Wi-Fi.
  • Resistencias diversas, condensadores, LED, etc .: Pocos de los componentes necesitarían algunos componentes externos para funcionar, y también es útil tener algunos LED para ver qué está sucediendo.
  • Soldador.

Mecánico

La sección mecánica da cuenta del desarrollo de un chasis o base sobre cómo construir un robot. A continuación se analizan 3 posibles opciones.

  • Se puede comprar un chasis de diseño convencional por un nivel de construcción de hardware cómodo, aunque el costo es algo alto para lo que obtenemos.
  • El chasis se puede construir en 3D para un diseño personalizado que sea versátil y avanzado según los requisitos. Tal estructura puede tener un costo de nivel medio, y la dificultad de fabricación varía con respecto a la singularidad del diseño.
  • Si está buscando algo genial, debe pensar en el corte por láser. Aunque el material base (madera) es muy económico para hacer varios prototipos, acceder al equipo es un trabajo difícil.

Programando un robot

Después de entender cómo construir un robot desde la perspectiva del hardware, la pregunta que tenemos es cómo programar el robot. Esta pregunta está sujeta a la respuesta sobre cuáles son los requisitos previos sobre los que se construirá el robot. Un robot autónomo podría requerir algunas habilidades de aprendizaje automático o cualquier grado de inteligencia artificial, lo que requiere un lenguaje de programación diferente al de un robot diseñado para ejecutar solo unas pocas operaciones.

Para los principiantes, lo que esencialmente necesitan en robótica es proporcionar hardware programable o módulos de software preprogramados. Luego, puede programar esas operaciones para que se realicen. Uno o más lenguajes de programación, como C / C ++, Python, LISP o Java, deberían estudiarse en cualquier situación.

Si se va a realizar incluso el trabajo de robot de software / hardware más sencillo, se necesita programación. Es aconsejable familiarizarse con lenguajes como MATLAB cuando avance para permitir el comando y control completo de su robot.

El reconocimiento de imágenes y el procesamiento del lenguaje natural se encuentran entre los principales desafíos que los especialistas en robótica deben resolver para diseñar un robot que emule el comportamiento humano. Entonces, iniciemos nuestro tutorial de programación para robótica con un algoritmo simple para proteger nuestro hogar u oficina implementando un robot que reconoce rostros usando una cámara conectada.

¿Cómo se programa un robot de software de este tipo?

  • Un sensor de movimiento está montado en la puerta principal y conectado a un monitor de PC.
  • Luego dices el sensor de movimiento, una vez que alguien está en la entrada, para activar la cámara.
  • La cámara se utilizará para tomar una fotografía del rostro del individuo como entrada.
  • Busca en la imagen un conjunto particular de características.
  • Luego equipara estos atributos con una biblioteca de caras conocidas.
  • Abres la puerta si encuentras una cerilla.
  • Si no hay viento, empiece por tomar otro tipo de acción.
Detección de imágenes; Fuente de imagen: Jimmy respondiendo preguntas.jpgWikimania2009 Trabajo derivado de Beatrice Murch: Sylenius (hablar), La detección de rostrosCC BY 3.0

No importa qué lenguaje de programación vaya a utilizar para programar el programa para ejecutar esta serie de comandos. Si el estado de activación está en efecto, el primer algoritmo de programación robótica puede realizar las medidas anteriores repetidamente, es decir, alguien activa el sensor de movimiento en la puerta principal.

Sobre Esha Chakraborty

Tengo experiencia en Ingeniería Aeroespacial, actualmente trabajando en la aplicación de la Robótica en la Defensa y la Industria de las Ciencias Espaciales. Soy un aprendiz continuo y mi pasión por las artes creativas me mantiene inclinado hacia el diseño de conceptos novedosos de ingeniería.
Con los robots sustituyendo casi todas las acciones humanas en el futuro, me gusta llevar a mis lectores los aspectos fundamentales del tema de una manera fácil pero informativa. También me gusta mantenerme actualizado con los avances en la industria aeroespacial simultáneamente.

Conéctese conmigo con LinkedIn: http://linkedin.com/in/eshachakraborty93

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