Un equipo de robótica submarina de los EEUU (New York City) a modificado la pinza robótica eléctrica Andromina 4 V.1.1. para poderla montar en un robot submarino, en un ROV. En este mini tutorial se describe la pinza y el robot. Este equipo quiere participar en la competición de robots submarinos "2017 MATE ROV Competition" que se celebrará en junio del 2017. En el siguiente vídeo muestra como funciona la pinza robótica dentro del agua.
Vídeo de pruebas del ROV y la pinza robótica Andromina 4 V.1.1
La pinza robótica Andromina 4 V.1.1, es una mano robótica que esta pensada para ser montada en brazos robóticos fuera del agua y no para ser sumergida en el agua. Esta pinza sumergible que ha desarrollado "modificado" el equipo "Curiodyssea" puede sumergirse hasta una profundidad de 4,5 metros y manipular cualquier objeto que este en el fondo.
La pinza robótica Andromina 4 V.1.1
1-La pinza robótica modificada: La pinza robótica original tiene 4 garras "dedos". También tiene dos grados de libertad que son realizados por dos servo motores Radio Control (RC). Uno de los servo motores es de rotación continua 360º y el otro es un servomotor estándar de RC que gira "rota" solo 180º la pinza. La pinza también alberga un interruptor de final de carrera mecánico. En la siguiente foto se puede ver el montaje que se ha realizado con la nueva pinza sumergible.
Foto de la pinza robótica Andromina 4.1.1 modificada.
En la foto siguiente se puede ver la pinza robótica Andromina 4 V.1.1 ya modificada y instalada en el chasis del robot submarino. A punto de ser introducido a la piscina. Como puede apreciarse en esta foto la pinza esta ligeramente girada. El servo motor RC permite girar "rotar" la pinza 90º a en un sentido (izquierda) y 90º al otro sentido (derecha).
Vista de la pinza robótica girada unos pocos grados.
2-Las modificaciones de la pinza : Las molificaciones que se han realizado en la pinza robótica "manipulador" son las siguientes;
El interruptor mecánico de final de carrera se ha anulado para permitir que la pinza sea sumergible. Ya que era un interruptor mecánico que no se puede sumergir.
Se ha construido un nuevo soporte con una impresa 3D. Para poder sujetar la pinza al chasis del robot submarino. Este soporte se puede ver en la foto anterior, en la parte derecha. Sujeto con dos tornillos.
Los conectores eléctrico de los dos servo motores se han eliminado completamente al no poderse hermetizar.
Los dos servo motores de la pinza se ha modificado para que se puedan sumergir hasta los 4,5 metros de profundidad e impedir que el agua penetre dentro del servo motor. Esta es la modificación más complicada que se ha realizado.
La modificación a consistido en rellenar interiormente los servo motores con grasa marina. Tanto la parte de los engranajes como la parte donde hay la placa electrónica de control del servo. En la foto siguiente se puede ver el servo motor desmontado y con la grasa marina aplicada a la parte de los engranajes.
Servo motor con la grasa marina de color azul y los engranajes cubiertos totalmente..
Una vez todo el servo esta lleno de grasa marina, se vuelve a cerrar cuidadosamente. Luego se limpia el servo bien y se sumerge el servo en cinta aislante líquida. Para que todo el exterior del servo queda completamente con una capa impermeable de goma negra. en la foto siguiente se muestra un servo después de ser introducido dentro de la cinta aislante líquida. Todo el servo tiene que quedar sumergido, pero el eje del servo no. Una vez el servo se ha secado se vuelve a montar en la pinza.
Servo motor después de ser sumergido en cinta aislante líquida.
También se aconseja colocar una junta tórica entre el eje del servo y la brida de plástico. Para impedir que el agua penetre a través de la unión del eje y de la carcasa de plástico del servo motor. Esta goma tórica de debe de escoger muy bien, debe de ser un 10% más grande que el espacio donde tiene que ser alojada. Para que al montar la brida de plástico del servo, esta presione "deforme" la tórica e impida el paso del agua hacia dentro del servo motor. A continuación se muestra un servo una tórica de color roja montada en su eje.
En color rojo se ve la tórica montada en el eje del servo motor.
Al volver a montar la brida de plástico del servo se tiene que verificar que la tórica es presionada por esta brida. En la foto siguiente se puede ver como la brida de plástico "roja" presión un poco la tórica. Pero sin que la junta tórica salga de su alojamiento.
El servo ya con la brida de plástico atornillada.
Para impermeabilizar los cables eléctricos del servo motor se ha usado fundas retráctiles por temperatura. Las fundas retráctiles que se usan normalmente para conexiones eléctricas.
3-El robot submarino (ROV) : El robot tiene unas medidas generales de 42x42x30cm y pesa unos 9.75 Kilogramos. Esta diseñado para operar en una piscina. De momento el ROV solo ha sido testeado en una piscina de 4,6 metros de profundidad. Aunque probablemente funcione a más profundidad que eso y tambien se puede sumegir en el mar. En la foto siguiente se ve al robot sumergido en la piscina de pruebas.
El robot dentro de la piscina de pruebas.
El chasis del ROV esta construido a base de placas de metacrilato transparente, unidas entre si por medio de tubos verticales cilindricos. Las placas se cortaron con una máquina láser de control numérico y se unieron mediante un adhesivo especial. El chasis tiene una caja estanca hecha de metacrilato en el centro, donde van alojado todos los componentes electrónicos que no son estancos.
Vista del robot submarino y de la pinza Andromina V.4.1.1.
Tambien hay dos espuma de alta densidad en la parte superior para la flotabilidad del robot. (los trapecios grises),
Vista del montaje de la pinza y el robot.
4-El hardware y el software : El robot es controlado por una placa Arduino MEGA estándar. La cual se sumerge tambien y va montada en el chasis del robot submarino. La forma en que se controla el robot es a través de una estación de control exterior, junto a la piscina, fueda de ella. El Arduino se comunica con un ordenador fuera de la piscina a traves de unos cables eléctricos, mangueras impermeables.
Tanto el Arduino como el ordenado ejecutan un programa en lenguaje Processing. Este programa lee las instrucciones de un joysticks Logitech F310 "gamepad", y los usa para calcular los valores de los propulsores del robot submarino. El programa también tiene una interfaz gráfica con varios controles deslizantes que controlan los servo motores en el ROV, la pinza robótica y los otros diversos accesorios que incorpora el ROV. La estación de control exterior también tiene un monitor para poder visualizar las imagenes que retransmiten las 3 cámaras que hay a bordo del ROV.
El joysticks Logitech F310 "gamepad" usado para el control del ROV.
5-Esquema eléctrico del ROV : A continuación se muestra el esquema eléctrico de control del robot submarino.
Esquema eléctrico de control del robot submarino.
Es esquema eléctrico esta dividido en dos partes, La parte sumergida y la parte que esta fuera del agua. El esquema eléctrico de control del robot se componen de :
6 propulsores eléctricos que proporcionan el movimento horizontal y el movimiento vertical del ROV.
5 servo motores de control de la garra y del robot.
Un convertidor de voltage para alimentar los 5 servo motores.
Tres cámaras de vídeo con un sistema Balum de comunicación al exterior.
Una pantalla LCD.
Un ordenador de control en el exterior.
Un interruptor general con una fusible de 25 Amperios.
6-Los propulsores eléctricos : El robot tiene dos tipos diferentes de propulsores/motores eléctricos de corriente continua. Los propulsores para el movimiento vertical son dos motores del tipo "T100 Thruster" de la empresa "Blue Robotics". Estos propulsores están diseñados específicamente para ser montados en robots submarinos, para poder funcionar en los océanos, para descender a grandes profundidades y pueden sumergirse hasta 100 metros de profundidad.
Los otros 4 propulsores horizontales del robot se han fabricado a partir de 4 bombas de agua sumergibles comerciales, modelo 1100 GPH. Se han modificado esta bomba para transformala en un propulsor de robot sumarino. Este tipo de bombas son muy económicos y es una muy buena solución para obtener unos buenos propulsores baratos. En este link se describe como modificar dicha bomba.
Diseño final del propulsor construido a base de una bomba de agua..
7-La competición: El equipo "Curiodyssea Team" de robótica submarina esponsorizado por Andromina robot participará en la competición de robots submarinos que se celebrará .......
Los equipos participaran en una demostración de habilidades de su submarino que consta de cuatro tareas distintas:
Tarea Nº1 ; Comercio : Construcción de un hypperloop.
El alcance de la impresión 3D en la robótica permite crear proyectos como este. He probado la Lion 2 de http://www.leon-3d.es y debo decir que va de maravilla para fabricar todo tipo de piezas para las actividades del sector. Muy recomendada.
El alcance de la impresión 3D en la robótica permite crear proyectos como este. He probado la Lion 2 de http://www.leon-3d.es y debo decir que va de maravilla para fabricar todo tipo de piezas para las actividades del sector. Muy recomendada.
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