El robot y su batería. Como diseñar un buena plataforma robotica para poder colocar todo tipo de baterías.

En esta entrada explico las diferentes baterías que he implementado en el Robot Andromina OFF ROAD. La elección de una batería para el robot es una tarea delicada y  fundamental para el funcionamiento de nuestro robot. El robot Andromina OFF ROAD esta diseñado para poder montar todo tipo de baterías. Se le puede  montar baterías de dimensiones considerables. Lo que va a permitir una gran autonomía al robot comparado con otros robots comerciales. En la foto se muestra el robot con una batería de ion Litio.

El robot con una batería de ion Litio.

1-Posición de la batería: El robot Andromina OFF ROAD esta diseñado para que la batería vaya colocada en la parte baja del robot, en el vientre del robot. Debajo del chasis inferior, tal y como se muestra en la siguiente foto. Las baterías se pueden colocar lo más bajas posibles para tener el centro de gravedad del robot lo más bajo posible. De esta manera el robot podrá acarrear baterías de gran tamaño, baterías de todo tipo y estas baterías no nos molestaran para la implantación de los diferentes dispositivos electrónicos que queramos montar en nuestro robot, como por ejemplo las placas Arduino, las placas de control de los motores, controladores de los servos etc.... Esta posición de la batería es ideal para colocar cualquier tipo de batería.

El robot Andromina OFF ROAD con pilas AA (HR6) Ni-MH.

2-Baterías AA: El uso de baterías AA (HR6) es una solución económica pero no es muy adecuada para este robot. Ya que estas baterías ocupa mucho espacio en el robot, son pesadas y dan muy poca energía. El robot logra poca autonomía con este tipo de baterías.

3-Baterías LIPO: Las baterías que se adaptan mejor a nuestro robot son un tipo de baterías de ion Litio de 12,6 voltios cuadradas. Una de estas baterías puede verse en la foto siguiente. Tienen una forma rectangular y hay diferentes modelos, según capacidad de carga. La batería que se ve en la foto es una batería de 9800 mili Amperios Hora una batería que ya empieza a ser grande.

Montaje de la batería de ion Litio de 12,6v y 12000 mAmpH.

Este tipo de batería ya llevan integrado un interruptor ON/OFF y un LED rojo que indica si están en ON o en OFF. Este interruptor es muy útil, porque para apagar el robot ya no tenemos la necesidad de colocar ningún otro interruptor. En la foto siguiente se puede ver el interruptor en una esquina de la batería. El LED rojo esta junto al interruptor.

Vista del interruptor integrado de la batería.

Otra ventaja de estas baterías es que tienen dos conectores eléctricos, un conector hembra para la cargar de la baterías y un conector macho para el suministro de la energía eléctrica. Estos dos conectores son el mismo que usa el Arduino UNO y MEGA originales. El conector de carga de la batería se puede ver en la foto siguiente, este es el conector hembra.

Vista del conector hembra de carga de la batería.

Truco: El conector macho de la batería que suministra la corriente se puede conectar directamente a la placa Arduino. Luego se pueden soldar dos cables a los terminales de la placa y desde allí distribuir toda la corriente a las diferentes placas o dispositivos que controlan el robot. En la foto siguiente se puede ver el conector hembra de alimentación del Arduino y los dos terminales con los dos cables soldados para distribuir la corriente de alimentación.

Entrada de alimentación del Arduino y dos cables soldados.

4-Altura de la batería: En este robot fácilmente se puede variar la altura a la que queda la batería con respecto del suelo. Nosotros podremos elegir colocar la batería más alta o más baja, dependiendo de nuestras necesidades o gustos.
Si queremos un robot que circule por pavimentos lisos, podremos bajar la batería más abajo y tener el centro de gravedad del robot más abajo. Con la batería más baja tenemos más espacio "altura" para la colocación de las diferentes placas que controlarán al robot. En la foto siguientes se aprecia que la batería esta colocada muy baja.

El robot con la batería en suposición más baja.

Si queremos que nuestro robot vaya por terrenos más irregulares, podremos colocar la batería más arriba para que no choque con las irregularidades del terreno. En la foto siguiente se puede la batería más arriba.

El robot con la batería en una de sus suposiciones altas.

Se ha diseñado el chasis inferior del robot para que reemplazando o quitando parte de los 4 pilares hexagonales de M-3 que soportan al chasis mencionado, podremos establecer diferentes altura del chasis y de la batería con respecto al suelo. Esta opción también nos sirve para la colocación de baterías más grandes o para variar la altura donde van colocadas nuestras diferentes placas Arduino, Raspberry pi etc... En la foto siguiente se puede ver dos de los hexagonales de M-3 que unen al chasis superior con el chasis inferior.

Foto del chasis superior e inferior unido por los 4 Hexagonales de M-3

En la foto siguiente se pueden ver diferentes pilares hexagonales de NYLON negro de M-3 con una amplia gama de alturas. Combinado diferentes pilares podremos elegir la altura que nos convenga mejor para nuestra aplicación.

Diferentes pilares hexagonales de NYLON negro de M-3

En el robot también se pueden usar pilares de M-3 de metal o de cobre o de acero, etc.... Normalmente yo uso pilares de NYLON por que son bastante resistentes y pesan muy poco comparados con los pilares de metal.

Vista lateral de como queda montada la batería en el robot.

5-El peso del robot:   Tenemos que controlar mucho el peso del robot, porque vamos añadiendo componentes al robot y sin querer vamos aumentado mucho el peso del robot.
Se tiene que seleccionar muy bien los diferentes componentes electrónicos y comprobar que sean ligeros. Ya que al pesar más el robot necesitamos una batería más grande y una batería más grande implica más peso. No nos damos cuenta y al final el peso del robot es enorme. El mínimo peso de los diferentes componentes del robot es una cosa a tener muy en cuenta en el diseño de nuestro robot.
Es bueno hacer varias estimaciones del peso de nuestro robot. A continuación hemos hecho la estimación del peso del robot con dos opciones.
El primer cálculo esta hecho con una batería de 12,6 v de 9.800 mAmpH, según la siguiente foto;

Montaje de la batería de ion Litio de 12,6v y 9.800 mAmpH.

Estimación del peso del robot con una batería Lipo de 9800 mAmpH y una placa RoMeo Ble.

   1-Peso del chasis del robot                  = 1.030 gramos

   2-Peso batería de 12,6 v 9800mAH    = 236 gramos

   3-Peso placa  RoMeo BLE v.4.0          = 63 gramos

   4-Cables eléctricos                                =  35 gramos

                                                 Total peso  =  1.364 gramos

Estimación del peso del robot con una batería Lipo de 12.000mAmpH y una placa Arduino MEGA  y mas componentes;

   1-Peso del chasis del robot                   = 1.030 gramos

   2-Peso batería de 12,6 v 12000mAH   = 337 gramos

   3-Peso placa Arduino MEGA                 = 32 gramos

   4-Peso de la "shield" Arduino MEGA    = 52 gramos

   5-Peso de la placa  de motores             = 50 gramos

   6-Cables eléctricos                                  = 50 gramos

                                              Total peso       =  1.551 gramos

Montaje de la batería de ion Litio de 12,6v y 12000 mAmpH.

Como puede verse la diferencia de peso en una opción u otra empieza a ser considerable del orden de unos 187 gramos. al robot también se le puede implementar una batería ion Litio de 12,6 V de 15.000 mAmpH.

6-Soporte de las baterías: En las dos imágenes siguientes se muestran los dos soportes de la batería de ión Litio. Estos dos soportes van atornillados en el chasis inferior del robot. El soporte trasero tiene integrado el soporte circular para el conector del cargador de la batería. Y también lleva dos enganches para la colocación de la goma elástica de sujeción de la batería. Esta goma se puede ver en las fotos de más arriba en color rojo o lila.

Soporte trasero de la batería de ion Litio.

Soporte frontal de la batería de ion Litio.