Diseño mecanico

Diseño Mecánico
Alonso Fernández Bombín Robot Luchador de Sumo
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ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN ------------------------------------------------------------------- 2
2. CONSIDERACIONES PREVIAS --------------------------------------------------- 4
3. DISEÑO MECÁNICO -------------------------------------------------------------11
3.1. MOTORES ----------------------------------------------------------------------------- 11
3.2. BATERÍAS ----------------------------------------------------------------------------- 16
3.3. TRACCIÓN----------------------------------------------------------------------------- 21
3.3.1 Ruedas-------------------------------------------------------------------------------21
3.3.2 Ejes ----------------------------------------------------------------------------------22
3.3.3 Rodamientos------------------------------------------------------------------------23
3.3.4 Correas ------------------------------------------------------------------------------23
3.3.5 Cadena tractora---------------------------------------------------------------------27
3.4. CHASIS -------------------------------------------------------------------------------- 31
3.5. MECANISMO PAR EL SENSOR DE DESLIZAMIENTO ------------------------------ 41
3.6. CARCASA ----------------------------------------------------------------------------- 43
3.7. UNIÓN DE ELEMENTOS MECÁNICOS ---------------------------------------------- 47
4. INTEGRACIÓN DE CONJUNTOS MECÁNICO Y ELECTRÓNICO -------------51
5. AJUSTE DE PESO-----------------------------------------------------------------57
6. RESULTADOS EXPERIMENTALES----------------------------------------------59
6.1. COEFICIENTE DE ROZAMIENTO ---------------------------------------------------- 59
6.2. FUERZA-------------------------------------------------------------------------------- 60
7. CONCLUSIONES ------------------------------------------------------------------61
8. BIBLIOGRAFÍA -------------------------------------------------------------------63
9. ANEXOS ---------------------------------------------------------------------------64

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1. INTRODUCCIÓN
El presente documento explica y desarrolla el diseño, construcción y resultados de
un robot luchador de sumo. El robot luchador de sumo construido se rige por la normativa
del concurso Hispabot siendo dichas restricciones quienes proporcionan los límites
iniciales para comenzar a diseñar el robot. Una de las motivaciones del proyecto es que, a
partir de ese punto, las posibilidades son muchas y la elección de materiales, componentes
y parámetros de diseño abarca un rango muy amplio que hay que valorar y decidir en el
cual se profundizará en esta memoria. Todas las decisiones tomadas están fundamentadas y
comparadas con otras posibles, tratando que este proyecto dé información contrastada a
futuros constructores de robots. Aún así, cada elemento está condicionado en cierto modo:
economía, disponibilidad, etc. por lo que no se ha de ver este texto como una guía sino
como un punto de referencia sobre el que trabajar y evolucionar. Además, la búsqueda de
un resultado práctico al que se ha de llegar con soluciones propias y desarrollando ideas
surgidas de uno mismo hace que se trate de un proyecto motivador al mismo tiempo que
constituye un importante reto personal.
Los objetivos del proyecto son múltiples. Comenzando por la optimización de un
robot existente, los objetivos se centran en la aplicación de los conocimientos obtenidos
durante la carrera para llegar a: aplicación práctica de ideas propias, desarrollo de
habilidades tanto intelectuales como manuales y un trabajo en equipo que fructifique en un
robot competitivo. Por último, otro objetivo importante es conseguir que el resultado final
sea lo más parecido al diseño previamente realizado, consiguiendo así que la práctica se
ciña todo lo posible a la teoría planteada.
El contenido de esta memoria está dividido en varios apartados. Comienza con el
desarrollo de múltiples factores que han de ser tenidos en cuenta previamente al inicio de
la construcción del robot. Es más, es esta parte del diseño previo la que más tiempo ha de
llevar y más se ha de depurar ya que una vez comenzado el montaje del robot el más

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mínimo error puede repercutir en cambios sustanciales como tener que superar las
dimensiones máximas, sobrepasar el peso máximo, etc. y hacer que el robot no cumpla la
normativa o incluso no llegue a funcionar. Posteriormente se entra a explicar cada
componente del robot en detalle, dando información sobre su elección, montaje y
principales advertencias para su óptimo funcionamiento. Ya que este proyecto se centra en
la parte mecánica del robot, siendo la parte electrónica realizada por Alberto A. Portela
Gómez, se incluye un apartado en el que se explica cómo se integran los componentes
electrónicos dentro de la estructura mecánica. Por último, con el robot ya construido y en
funcionamiento, la memoria se centra en el ajuste de peso de éste, explicación de diversas
pruebas experimentales realizadas y conclusiones obtenidas.
Se quiere resaltar que, a pesar de haberse divido el desarrollo escrito de este
proyecto en diseño mecánico y electrónico por razones académicas, todo el proceso de
diseño, fabricación y depuración ha sido realizado conjuntamente por ambos proyectistas,
siendo muy difícil llegar a resultados si el proceso se hace de forma desconectada. Por esto
mismo, el desarrollo de este proyecto, además de incluir una carga ingenieril tanto teórica
como práctica, implica un trabajo en equipo y una componente humana enorme que hace
que los frutos de las horas de trabajo dedicadas sean aún más gratificantes.

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2. CONSIDERACIONES PREVIAS
El robot ha de cumplir la normativa impuesta por Hispabot para el concurso en la
categoría de luchadores de sumo. Dicha normativa1
se encuentra adjunta a este documento
como pliego de condiciones. A continuación se detalla lo más destacable de ella y que
condiciona las características de diseño del robot.
• El combate se realizará sobre un ring circular de color negro de 175 cm de
diámetro delimitado por una línea blanca de 5 cm de ancho.
• El robot no puede superar las dimensiones de 20x20 cm teniendo una
altura libre. Además, está permitido desplegar estructuras una vez
comenzado el combate pero no separar el robot en diferentes piezas. El
peso máximo del robot será de 3 kg.
• El robot ha de ser autónomo y no puede comunicarse con el exterior.
• Ganará el combate el robot que consiga expulsar del ring al robot
oponente. Hay penalizaciones por: provocar desperfectos en el terreno o
en el robot oponente de forma premeditada, emitir líquidos o gases al
oponente, usar dispositivos inflamables, etc.
Cumpliendo estas restricciones el resto de decisiones es libre por lo que el
proceso de elección de piezas y su acoplamiento al conjunto es de vital importancia.
1
[HISP04] Normativa sumo

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Inicialmente, este proyecto comienza con la idea de mejorar un robot existente,
estudiando sus fuerzas y sus debilidades para crear otro mejorado. La ilustración 1 muestra
el robot modelo para explicar a continuación sus características más relevantes.
Ilustración 12
La adherencia al terreno del robot modelo es excelente y la velocidad alcanzada
es también buena. Estructuralmente es sólido, con un chasis de metacrilato que sustenta
2
[JROS04] Memoria Pág. 43
5

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una estructura de metal y fibra para alojar la electrónica. La cadena motora se alimenta por
una batería de plomo y los motores se encuentran situados verticalmente transmitiendo el
par motor al eje de las ruedas a través de un engranaje cónico. Posee dos ruedas motoras y
dos ruedas locas unidas por orugas. Cumple las dimensiones de 20x20 cm requeridas por el
concurso pero su peso de 3,350 kg supera la limitación de la normativa.
Se ha de tomar la decisión de qué elementos de dicho robot han de mantenerse y
cuales han de ser mejorados. Partiendo de la base de mantener el chasis y las orugas dada
su buena resistencia y agarre respectivamente, se intenta mejorar la potencia del robot (el
par motor es capaz de vencer una fuerza tangente a la superficie de 1,035 kg) que parece
escasa y para ello se han de buscar motores nuevos. El problema del peso no se soluciona
con el cambio de motores ya que el elemento más pesado del robot es la batería (844 g)3
por lo que una sustitución de la batería por otra más ligera es necesaria. La reducción de
peso en electrónica es difícil, aún así se intenta crear un conjunto electrónico más integrado
que reduzca a la vez tamaño y peso.
El paso más importante es la sustitución de la batería para llevar al robot hasta
límites dentro de la normativa. Una vez encontradas las nuevas baterías (se detallan más
adelante) el peso se reduce enormemente ya que éstas son muy ligeras por lo que la
posibilidad de introducir 4 motores para duplicar la potencia toma fuerza. Llegado este
punto se ha de tomar la decisión crucial ya que se dispone de 4 baterías de tamaño y peso
reducidos y 4 motores por lo que la estructura del chasis ha de cambiar enormemente.
Además, los malos resultados obtenidos con el engranaje cónico debido a su prematuro
desgaste hacen que la opción de poner los motores verticales no sea muy atractiva. De este
modo, teniendo que cambiar los componentes principales del robot y casi toda la filosofía
del diseño existente, se opta por crear un robot totalmente nuevo.
Del robot modelo se utilizarán sólo las ideas que han dado buen resultado y que
se justifican más adelante: el material estructural será metacrilato y el agarre obtenido por
las orugas es bueno. Por otro lado, se aumentará la fuerza del robot a costa de perder un
3
[JROS04] Memoria Pág. 29

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7
poco de velocidad y el peso y el tamaño se reducirán creando un robot mucho más
compacto con componentes más ligeros. Todo esto se verá en detalle en el punto siguiente.
El proyecto de diseño y creación del robot en este caso es llevado a cabo por dos
proyectistas. El conjunto electrónico, diseñado por Alberto A. Portela Gómez, representa la
parte sensorial y de control del robot. A pesar de ser éste un proyecto mecánico es
necesario incluir como anexo un resumen de dicho diseño electrónico para dar una visión
completa del robot y su funcionamiento.
Una vez realizado un estudio del robot propuesto como modelo y habiendo
tomado la decisión de incluir en el nuevo ciertos elementos y descartar otros, se realiza la
misma operación con el conjunto electrónico del robot y se toman las oportunas
resoluciones. Con todos los elementos tanto mecánicos como electrónicos decididos se
ejecuta el proceso de diseño y creación de un modelo informático sobre el que trabajar.
Dicho modelo se realiza con el programa Solid Edge V14 proporcionando una ayuda
gráfica vital a la hora de decidir la ubicación de los componentes, dimensiones del robot,
estimaciones de peso, obtención de planos para fabricación de piezas, etc.
Para crear este robot la fase de diseño se ha supeditado a la elección de los
componentes siguiendo ambas el mismo esquema, que es el que se sigue en el apartado
posterior a éste para llevar un orden lógico y claro a la hora de su desarrollo. Comienza con
la elección de los motores y continúa con la elección de baterías, siendo estos dos los
elementos más importantes del robot, a continuación se incluyen las ruedas, ejes, correas y
rodamientos para completar el conjunto motriz. De esta forma, conocidos todos estos
elementos se pasa al diseño del chasis que ha de dar soporte tanto a los elementos
mecánicos como a toda la electrónica que también ha sido ya decidida. Por último se
diseña una carcasa sobre el chasis que cumple múltiples funciones como ya se verá y el
modelo informático del robot queda completo.
Este modelo ha de ser revisado múltiples veces, tanto para realizar ajustes
(espacio para cableado, localización de tornillos, optimización de tamaño, etc.) como

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simplemente para control de todos los elementos. Puesto que el proceso de fabricación y
montaje se basa en estos planos y en las cotas que proporcionan no puede haber diferencias
sustanciales con los elementos reales. Un milímetro de desviación en alguna cota puede
hacer que un eje quede desalineado o que no quepa algún componente en la posición
asignada.
Con el modelo informático completado se tiene una imagen del objetivo a
conseguir el cual es mostrado en la ilustración 2. Se puede observar la como el modelo
informático es la base para llegar al robot final construido.
Ilustración 2
8

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Un último paso previo importante consiste en la estimación inicial de peso.
Conociendo el número de componentes del robot y su peso se puede estimar el peso del
conjunto pero el peso del chasis y la carcasa es más difícil de estimar de este modo. Una
estimación intuitiva de peso previa indica que el robot estará por debajo de los 3 kg de
peso pero conociendo la densidad del metacrilato y el metal a utilizar se puede obtener un
valor muy cercano a la realidad con Solid Edge. Para los elementos conocidos se introduce
su peso exacto y para los elementos sin peso conocido como tarjetas electrónicas se hace
una suposición lógica. A continuación se muestran los resultados obtenidos en una
estimación previa intuitiva (tabla 1) y el resultado obtenido con Solid Edge (ilustración 3).
Elemento Peso (g) Unidades Peso total (g)
Motor 90 4 360
Batería 70 4 280
Rodamiento 4 8 32
Rueda grande 79 4 316
Rueda pequeña 30 4 120
Correas 16 4 64
Metacrilato ≈ 500 ≈ 500
Metal carcasa ≈ 300 ≈ 300
Elementos unión ≈ 200 ≈ 200
Electrónica ≈ 500 ≈ 500
Total robot 2672
Tabla 1
Ilustración 3
9

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10
Utilizando la densidad del metacrilato (1,180 g/cm3
) y la del metal de la carcasa
(3,24 g/cm3
) Solid Edge calcula el peso exacto de dichos elementos a partir de su volumen.
Combinando esto con los pesos conocidos mostrados en la tabla anterior más la estimación
de la electrónica se comprueba que el resultado obtenido es de 2298 g, peso menor aún que
la estimación inicial en la que se había utilizado un margen de seguridad amplio.
Así, el peso del robot será aproximadamente de 2,3 kg por lo que se encontrará
700 g por debajo del límite impuesto por la normativa. Esto proporciona un gran margen
para trabajar con seguridad sabiendo que el peso máximo no será superado, pero al mismo
tiempo obliga a un trámite final una vez terminado el robot. Se deberá ajustar el peso lo
más posible a 3 kg para ofrecer la máxima resistencia al adversario y al mismo tiempo, ya
que la potencia que se espera obtener sea alta, no habrá problemas motrices por peso
propio y se podrá maximizar la inercia.

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3. DISEÑO MECÁNICO
3.1. MOTORES
Los motores utilizados en el robot son 4 motores de corriente continua de 12 V
con reducción que proporciona 120 revoluciones por minuto en vacío con un consumo de
60 mA. El eje del motor es de 6 mm y se acopla perfectamente con los diferentes
casquillos y adaptadores de ruedas de robots. Además, la fuerza que especifica el
fabricante es de 8,8 Kg/cm por motor4
. Su precio es de 22,46 € más IVA y se obtienen en
www.superrobotica.com.
Ilustración 4
En la tabla 2 se muestra una comparativa de los diferentes motores barajados. Se
trata de 4 motores de superrobotica y los motores utilizados en el robot estudiado como
modelo. En primer lugar se observa que el peso es muy parecido en todos los casos por lo
que no es un factor importante. Los motores del robot modelo, a pesar de ser muy baratos,
son descartados por dos factores clave: en primer lugar sus dimensiones son demasiado
grandes y no permiten su colocación horizontal directa a la rueda sin mecanismos
intermedios, en segundo lugar su consumo es altísimo y se pretende usar un motor de bajo
consumo para disminuir el tamaño de la batería. Se estudian ahora los cuatro motores
4
[SUPE05] Motores y servos
11

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restantes que poseen todos un consumo bajo. Hay que decidir entre velocidad y fuerza para
elegir el motor. El criterio dominante en este caso ha sido el de obtener la máxima fuerza
posible sacrificando velocidad y obteniendo el consumo más bajo posible por lo que la
opción elegida es el motor de 120 rpm y 8,8 kg/cm. Comparando con el robot modelo se
producirá una reducción de la velocidad a la mitad aproximadamente pero la fuerza que
desarrollará este robot será 4 veces superior (dos veces por características del motor y otras
dos por la utilización de 4 motores en vez de dos).
Motor Peso
(g)
Tensión
(V)
Revoluciones
(rpm)
Fuerza
(Kg/cm)
Consumo en
vacío(mA)
Precio
(€)
S330120 90 12 120 8,8 60 22,46
S330125 90 12 200 4,6 60 20,65
S330130 90 7,2 175 7,1 130 20,65
S330135 90 7,2 291 3,9 120 22,46
KT SD245
105 2,4 250 4,4 2100 6,00
Tabla 2
Uno de los elementos clave a la hora de elegir los motores es su tamaño. En el
diseño de este robot se opta en todo momento por la solución que simplifique y optimice el
problema. En relación con el tamaño esta solución pasa por buscar motores no muy
grandes para poder situarlos coaxialmente en horizontal. Esto evita el uso de engranajes
cónicos en el caso de una colocación vertical o de engranajes normales en caso de no poder
situarlos coaxialmente. Además, el hecho de que los motores elegidos cumplan esta
característica (ilustración 5) facilita por su simplicidad la utilización de 4 ruedas motrices
en vez de dos, con la duplicación de fuerza que esto conlleva.
5
[JROS04] Memoria Pág. 11, 14

Diseño Mecánico
Ilustración 5
Se somete a uno de estos motores a un ensayo de carga para comprobar su
comportamiento. Para realizar este ensayo de peso muerto se acopla al eje del motor una de
las ruedas definitivas que se instalarán en el robot con el fin de que los valores medidos
sean lo más parecidos al caso definitivo del robot. Se trata de una rueda de diámetro 43
mm y se conecta el motor a una fuente de alimentación a 12V. Los resultados obtenidos se
muestran en la tabla 3.
Carga (kg) Corriente (mA) Revoluciones (rpm)
vacío 70 180
0,250 200 174
0,500 310 141
0,750 480 124
1 610 106
1,250 730 96
1,500 850 75
1,750 1000 60
2 1200 60 → rotor bloqueado
Tabla 3
13

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Se observa con el ensayo de carga que al acoplar la rueda el consumo es
ligeramente superior al nominal pero también se ve que el motor gira a 180 revoluciones,
velocidad también superior a la indicada en las especificaciones. Se aumenta la carga
progresivamente hasta llegar a bloquear el rotor, situación que se produce con un peso algo
superior a 2 kg y con una corriente de 1,2 A, valor tope. Con este valor se ha de
dimensionar la capacidad de las baterías siendo este caso, las cuatro ruedas bloqueadas, la
situación más desfavorable posible.
Otra característica a destacar de los motores es la posibilidad de alimentarlos
hasta 20 V por lo que se puede aumentar la velocidad de estos si se desea en cualquier
momento. Esta sobrealimentación aumenta lógicamente el consumo pero no tiene más
efectos negativos puesto que se puede mantener durante periodos de varios segundos sin
problema y no se produce calentamiento de los motores. Además, la temperatura de los
motores se mantiene muy baja durante su uso no superando los 40ºC en ningún caso.
Respecto a su colocación en el chasis los motores se introducirán en sendos
taladros quedando bloqueado su movimiento en todas las direcciones incluso el giro sobre
su propio eje. Se utilizará además un tornillo de pequeñas dimensiones que entrará en un
agujero roscado de la parte frontal del motor para fijarlo a una de las chapas de metacrilato.
Esta medida no es necesaria pero se utiliza por su simplicidad para dar mayor sujeción al
motor. El sistema de montaje en las chapas se observa con un motor en la ilustración 6,
quedando los demás motores fijados de igual modo y forma simétrica.
Ilustración 6
14

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15
En resumen, los motores utilizados tienen un precio alto pero sus prestaciones en
cuanto a reducido tamaño, bajo consumo y elevada fuerza, al igual que la simplicidad de
montaje evitando mecanismos accesorios y sus consecuencias (desgaste de engranajes,
aumento de peso, excesivo número de piezas móviles,etc.) hacen que sean la opción más
adecuada para este robot.

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3.2. BATERÍAS
Para alimentar los cuatro motores del robot se utilizan cuatro baterías Duracell
DR4 color negro de 3,6 V y una capacidad de 1850 mA/h. Dichas baterías son de ión de
litio con un peso de 70 g y unas dimensiones 70x20x20 mm6
. Las cuatro baterías se
conectan en serie por lo que la tensión en bornes será de 14,4 V, superando así la tensión
nominal de los motores de 12 V y teniendo capacidad para sobrealimentarlos si fuese
necesario, y proporcionando una autonomía al robot de 23 minutos en caso más
desfavorable. Su precio es de 24 € y se consiguen fácilmente en tiendas especializadas.
Ilustración 7
La correcta elección de las baterías es sumamente importante ya que de ellas
depende poder aprovechar la capacidad total de los motores, por los que se ha pagado un
precio alto. Si las baterías no responden correctamente o están por debajo de los requisitos
de los motores el robot verá mermada en gran medida su actuación.
En primer lugar hay que decir que la apuesta por este tipo de baterías es a priori
arriesgada por varios motivos. El principal motivo es la composición de la batería; los
robots que participan en este tipo de competiciones utilizan en un su mayoría baterías de
plomo: muy pesadas pero fiables al 100%, de gran capacidad, versátiles y con un proceso
6
[SHOP05] DuracellDR4battery
16

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de carga muy fácil. Las baterías de ión de litio son utilizadas en aparatos electrónicos tales
como teléfonos móviles, videocámaras, grabadoras, etc. por su reducido peso y
dimensiones, pero son unas baterías mucho más delicadas, con un proceso de carga muy
complicado y no orientadas a aplicaciones en las que se les pida una corriente bastante
mayor a la nominal.
Realizando una comparación con una batería estándar de plomo de similar
tensión, 12 V, se observa que la capacidad de la batería plomo es 3,7 veces superior pero
sus dimensiones son mucho mayores que la de una batería de litio, incluso teniendo en
cuenta que se deben utilizar cuatro baterías de litio, el volumen ocupado por la de plomo es
8 veces el de las baterías de litio. Además, el factor determinante es el peso, 3,5 veces
superior en el caso de la batería de plomo frente a las cuatro de litio.
Batería Capacidad
(mA/h)
Tensión (V) Peso (g) Volumen (cm3
)
Plomo estándar 7000 12 1000 926
Duracell DR4 1850 3,6 70 28
4xDuracellDR4 1850 14,4 280 112
Tabla 4
Claramente se obtiene con las baterías de litio una mejora muy sustancial en
cuanto a peso y volumen ocupado, a cambio de poder tener mayor tensión para
sobrealimentar los motores, una duración mucho más reducida de las baterías y de un
proceso de carga de éstas mucho más complicado.
Es oportuno aclarar que estas baterías se adquirieron en una gran superficie
mientras se encontraban en promoción a un precio unitario de 6 €, por lo que la inversión
en ellas fue muy baja. Aún así, la decisión de utilizarlas no se puede tomar hasta someter a
las baterías a ciertas pruebas previas para comprobar que soportarán la carga de los
motores.

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En primer lugar hay que asegurarse que el proceso de carga de las baterías se
realiza correctamente. La carga de la batería se ha de realizar de forma muy exacta
variando la tensión de alimentación según una curva concreta (ilustración 8) y para ello se
ha de utilizar un circuito integrado. Se puede optar por la compra de cargadores
comerciales a un precio medio de 30 € o realizar personalmente el montaje; esta última es
la opción elegida para reducir los costes y por la posibilidad de crear cuatro cargadores
para cargar simultáneamente todas las baterías.
Ilustración 8
El valor de la tensión durante todo el proceso de carga no puede separarse de la
curva en más de 0,1% del dicho valor. En caso de superarse dicha tolerancia la carga de la
batería no será completa. Si la diferencia es superior al 1% de la tensión indicada en cada
instante se puede causar daños irreparables a la batería. Debido a esto cada proceso de
carga se ha de controlar exhaustivamente.
Una vez cargadas las baterías se realizan pruebas de descarga conectándolas
individualmente a un motor. Se controla la intensidad en todo momento no superando esta
los valores obtenidos anteriormente con el ensayo de carga. Se comprueba así que la
batería responde ante una carga constante y de poca magnitud.
18

Diseño Mecánico
En este momento se ha de someter a la batería a un ensayo de descarga rápida
para comprobar si es capaz de soportar picos de corriente. Para realizar este ensayo se
carga una batería hasta carga máxima y se conecta a una resistencia calculada para que
circule por la batería la corriente equivalente a la situación más desfavorable. Es decir, con
las cuatro rotores bloqueados, situación más desfavorable y que dudosamente llegará a
producirse, la corriente que circulará será de aproximadamente 4,5 A.
Ω==
×
2,3
5,4
4,14
5,4
46,3
A
V
A
bateríasV
De este modo, se conecta una resistencia de 3Ω y se mide la corriente durante el
proceso de descarga, la cual se mantiene constante en 4,5 A. Se produce una descarga total
las baterías y no observa un calentamiento que pudiera ser peligroso. Con este
comportamiento se espera una duración de las baterías mínima de 23 minutos, lo cual es
más que aceptable para este tipo de robots y más teniendo en cuenta que esto ocurriría
manteniendo las ruedas del robot bloqueadas durante todo ese tiempo. Así, con un
coeficiente de seguridad muy alto, se puede afirmar que el robot podrá ser alimentado
durante aproximadamente 30 minutos en funcionamiento normal.
La última prueba a la que se ha de someter a las baterías es a un nuevo proceso de
carga para comprobar si han sufrido daños en el ensayo de descarga rápida. Tras cargar las
baterías y comprobar que alcanzar los valores esperados, se vuelve a realizar una descarga
lenta para comprobar que los resultados de corriente y tiempo de duración coinciden con
los del ensayo realizado anteriormente. Y así ocurre.
Tras someter a las baterías a las situaciones más desfavorables a las que se tendrán
que enfrentar y comprobar que responden perfectamente se aceptan estas baterías para su
utilización en el robot. Con ello, se ha comprobado que las baterías de ión de litio se
pueden adaptar a este tipo de aplicaciones con lo que se consigue una reducción de peso y
de tamaño importantísima y una autonomía del robot más que aceptable. En este caso
concreto se obtuvieron las baterías a muy bajo coste pero en un caso general este gasto en
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Diseño Mecánico
baterías de ión de litio se ha de valorar, siendo el precio otro factor a tener en cuenta a la
hora de elegir las baterías para un robot.
La adaptación de las baterías al chasis del robot no es tarea sencilla ya que se
quiere diseñar un sistema para que las baterías se puedan introducir y extraer del robot de
forma sumamente fácil y sin tener que desmontar dicho chasis. De este modo, las baterías
se extraerán del robot rápidamente para cargarlas y se conectarán nuevamente igual de
rápido. Este diseño para albergar las baterías se ve en la ilustración 9 y se explicará más
adelante al tratar el chasis.
Ilustración 9
20

Diseño Mecánico
21
S
3.3. TRACCIÓN
La cadena de tracción del robot está formada por cuatro orugas que a su vez son
arrastradas cada una por dos ruedas de distinto diámetro. De estas ruedas la mayor es la
rueda motriz y la pequeña es una rueda loca. Las correas se componen de una correa
plástica dentada, una capa de neopreno y una capa de goma; cuyas funciones se ven a
continuación. En primer lugar se describirá cada componente por separado y al final se
estudiará la cadena tractora al completo explicando las ventajas y desventajas del sistema
elegido y los motivos.
3.3.1 RUEDA
Las ruedas utilizadas son poleas de temporización con rebordes. Fabricadas en
aluminio, de 16 mm de ancho y 5 mm de paso entre diente. Estas poleas siguen criterios
estándar para correas de temporización por lo que el paso de diente coincidirá
perfectamente con las correas seleccionadas. El diámetro interior de la rueda es de 6 mm
por lo que el rotor del motor se acopla perfectamente en su interior. Este es uno de los
factores estudiados a la hora de elegir las ruedas para los motores para evitar incluir
mecanismos de unión suplementarios.
La rueda que se acopla al rotor del motor es la rueda de mayor tamaño. Tiene un
diámetro de 43 mm, 25 dientes, 79 g de peso y un precio de 16,67 € por unidad. Se
adquieren en RS amidata7
.
La rueda pequeña de la oruga es una rueda loca que sigue el movimiento
generado por la rueda motora. Su diámetro es de 20 mm, tiene 10 dientes, un peso de 30 g
y un precio de 9,78 € por unidad, también de RS amidata. El diámetro del orificio para el
7
[AMID05] Productos. Mecánica y herramientas

Diseño Mecánico
eje es de 4 mm, por lo que se ha de de taladrar hasta 6 mm para que se adapte al eje. Esta
operación está aceptada en las especificaciones de esta polea por lo que no supone ninguna
pérdida de propiedades para este elemento. De este modo, con una broca de 6 mm para
metal estándar y un taladro vertical con soporte se taladran las cuatro poleas fácilmente ya
que el aluminio no opone gran resistencia a ser taladrado.
Ilustración 10
3.3.2 EJES
Los ejes utilizados para acoplar a las ruedas locas son 4 barras de aluminio de 6
mm de diámetro y 60 mm de longitud. Se trata de probetas para realizar ensayos de
tracción que fueron cortadas con una sierra de calar con hoja para metal a la medida
deseada de 60 mm. Al igual que las ruedas, por ser del mismo material, no presentan
resistencia al corte por lo que esta operación se realiza con facilidad. Estas probetas fueron
conseguidas en el laboratorio de materiales de ICAI, Universidad Pontificia de Comillas.
Ilustración 11
22

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23
S3.3.3 RODAMIENTO
Los rodamientos utilizados son rodamientos de bolas de acero de diámetro
interno para el eje 6 mm, 8 g de peso y un precio unitario de 2,44 € en RS amidata. Se
utilizan en total ocho rodamientos, dos por cada eje de las ruedas locas. Un rodamiento se
acopla a un taladro realizado en una de las planchas internas del chasis y el otro se acopla
de igual modo a otro taladro realizado en una plancha externa paralela a la anterior. De este
modo los rodamientos cumplen una doble función: en primer lugar, dan soporte al eje para
mantenerlo en su correcta posición y, en segundo lugar, reducen el rozamiento que se
produciría entre eje y soporte si el eje fuera apoyado directamente sobre el metacrilato.
Así, no se produce casi fricción entre eje, elemento móvil, y el chasis, elemento fijo,
evitando calentamiento y reduciendo las pérdidas por fricción.
Ilustración 12
3.3.4 CORREAS
Como se dijo anteriormente se utilizan cuatro orugas por lo que harán falta cuatro
correas de cada tipo, habiendo tres tipos: interna, media y externa.

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Ilustración 13
En primer lugar se encuentra la correa interna, cuya misión es transmitir la
tracción proporcionada por la rueda conectada al motor a la oruga. De este modo, se trata
de una correa de temporización SynchroPower8
, fabricada en poliuretano con cuerpo de
hilos de aluminio. Tiene una distancia de paso entre diente de 5 mm, para que se acople
perfectamente a las poleas elegidas, y sus dimensiones son 16 mm de ancho y 200 mm de
largo (perímetro). Su precio unitario es 10,46 € en RS amidata. Este tipo de correas
combina máxima potencia de transmisión con un perfecto posicionamiento de los dientes y
precisión en las tolerancias. La misión de esta correa es, como se ha dicho, conectar con la
rueda motora por medio de los dientes para llevar tracción a la oruga.
La segunda correa que se observa es una correa de neopreno que se acopla
exteriormente a la correa de poliuretano. Para obtener la correa de neopreno se cortan tiras
de 16mm de ancho, 4 mm de espesor y una longitud escasamente superior a 200 mm.
Como estas correas no son fáciles de conseguir, en el caso de que existan, la solución
adoptada fue recortar una alfombrilla de ratón de ordenador de dicho material y
características. Las tiras de neopreno se pegan sobre las correas de poliuretano con un
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[AMID05] Productos. Mecánica y herramientas
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pegamento especial para plásticos difíciles, que consta de dos fases: una primera en la que
se da una imprimación preparadora de las superficies y una segunda en la que se extiende
el pegamento en sí. Se debe observar que dicho pegamento actúa en escasos 3 segundos,
por lo que la correcta colocación de las correas se ha de realizar con mucho cuidado.
Igualmente ha de protegerse las manos y ojos debido a la alta toxicidad de este pegamento.
Los resultados obtenidos tras la unión son excelentes. Ambas correas soportan
todos los esfuerzos cortantes a la superficie de contacto que se apliquen. Ante esfuerzos
normales a la superficie de contacto los resultados son también buenos, excepto en el caso
de aplicar el esfuerzo normal justo en el borde de la unión de la banda de neopreno, lo que
vulgarmente se conoce como “pelar”, donde la resistencia es baja. De todas formas, debido
al diseño de la correa y a la tercera banda (ahora se verá), esta correa sólo se verá afectada
por esfuerzos cortantes y nunca normales a la superficie de contacto por lo que el resultado
de la unión es excelente.
El motivo por el que se introduce esta correa es doble. En primer lugar se tiene
constancia de que la superficie de poliuretano y la de la goma de la última capa no
presentan buenos resultados ante adhesivos. Los motivos pueden ser por su composición,
por su rugosidad y por la rigidez de la correa interna, que no es flexible, y no se adapta a la
correa externa en caso de que esta última no sea de dimensiones inferiores a la interna. Por
estos motivos, una capa intermedia flexible y de fácil adaptación a cualquier irregularidad
en la forma proporcionará mejores resultados al adhesivo, además de ser una superficie
porosa, lo que mejora mucho los resultados de la unión. En segundo lugar, pero más
importante que el primero, la capa de neopreno absorbe fácilmente energía si se produce
un impacto. En el momento del choque con un robot oponente toda la energía del choque
pasa directamente al chasis y a través de él se transmite esta energía a las orugas que están
en rozamiento con el suelo. Debido a su alta plasticidad y deformabilidad, parte de la
energía del golpe será absorbida por la correa de neopreno, y el resto empujará al robot. Si
la fuerza transmitida en el impacto supera la fuerza de rozamiento estático entre la oruga y
el suelo entonces el robot deslizará y pasará a aplicarse el coeficiente de rozamiento
dinámico. Este caso no es deseable ya que el coeficiente de rozamiento dinámico es

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inferior al coeficiente de rozamiento estático y, por tanto, la capacidad de agarre del robot
al suelo es menor.
En resumen, la capa de neopreno absorberá parte de la energía transmitida en los
choques con robots oponentes y, de este modo, será más difícil que nuestro robot pase de
rozamiento estático a rozamiento dinámico. Es una filosofía parecida al los chasis
deformables utilizados en automoción. Si el chasis absorbe parte de la energía del impacto
en deformarse, ese porcentaje de energía no se transmitirá al pasajero. En este caso, esa
deformación y absorción de energía en la correa proporcionará mejor agarre del robot al
suelo ante los impactos.
Por último, la correa más externa de la oruga estará formada por bandas elásticas.
Estas bandas elásticas de uso muy extendido se habrán de ajustar en longitud a los 200 mm
de la correa interna. De este modo, al colocarlas sobre la intermedia (con una longitud algo
mayor) actuarán sobre esta con una fuerza de compresión. Debido a esto, la correa
intermedia nunca sufrirá esfuerzos normales. El ancho de la banda elástica se ha de
aproximar a los 16 mm de las correas anteriores. En este caso es difícil encontrar correas
que cumplan ambos requisitos de longitud y anchura si no se piden a medida, implicando
un gasto muy elevado. Así, se opta por poner tres bandas elásticas de 200 mm de longitud
y 6 mm de ancho en paralelo. Al estar algo traccionadas, la anchura disminuye ligeramente
y el ancho de las tres correas se acerca mucho a los 16 mm. Además de por motivos de
sujeción, la capa externa de la banda elástica se pone por motivos de agarre. Estas bandas
elásticas presentan un composición gomosa y rugosa que hace que el coeficiente de
rozamiento entre una superficie y ellas sea muy alto.
Al igual que en el caso anterior, las bandas elásticas se pegan a la capa de
neopreno con el adhesivo para plásticos difíciles. El resultado de la unión es nuevamente
excelente y, al no presentar las bandas elásticas un corte como era el caso del neopreno, el
efecto de “pelado” no deseable anteriormente comentado no se puede producir. Así, se
consiguen unas orugas de perfecto acople con las ruedas, absorbentes de energía en los
impactos y de un gran coeficiente de rozamiento.

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3.3.5 CADENA TRACTORA
En la ilustración 14 se observa como se combinan los elementos anteriormente
mencionados para formar una de las cuatro orugas que componen el conjunto motriz del
robot.
Ilustración 14
Para poder explicar el motivo de la elección de esta disposición de las orugas se
muestra primero el conjunto completo para tener una idea gráfica de cómo quedará
montada la toda la cadena motora del robot.
Ilustración 15
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La decisión de utilizar orugas en vez de ruedas normales y de que fueran cuatro
orugas y no dos es una decisión estudiada. En primer lugar se puede ver en la tabla 5 una
lista de diferentes coeficientes de rozamiento entre neumáticos o cadenas y ciertas
superficies. Esta lista nos servirá a lo largo del desarrollo de este punto para explicar
ciertos detalles. Hay que destacar que los coeficientes para cadenas no tienen nada que ver
con los de orugas de goma ya que se trata de cadenas metálicas, pero nos pueden dar una
idea de cómo varía este coeficiente.
Superficie Neumáticos Cadenas
Hormigón o asfalto 0,90 0,45
Arcilla 0,55 0,90
Arena 0,30 0,40
Grava 0,36 0,50
Hielo 0,12 0,12
Tierra firme 0,55 0,9
Tabla 5
La primera consideración a tener en cuenta es el por qué de orugas y no ruedas
normales. Teniendo en cuenta una de las leyes de la física fundamental que dice que la
fuerza de rozamiento no depende de la superficie aparente de contacto queda claro que no
por tener más superficie en contacto con el suelo la fuerza de rozamiento ha de ser mayor.
Es otra ley de la física fundamental que dice que la fuerza de rozamiento es proporcional a
la fuerza normal la que interesa en este momento. Un robot luchador de sumo esta
sometido a constantes impactos con el robot oponente y a continuas pérdidas de tracción
debido a elementos contrarios que se introducen debajo del propio robot (rampas). Si el
robot utiliza cuatro ruedas sólo dispone de cuatro puntos donde la fuerza normal puede
actuar con el suelo y, por tanto, cuatro puntos para localizar la fuerza de rozamiento. En el
caso de utilizar orugas se tienen ocho puntos de contacto para localizar la fuerza de
rozamiento. Obviamente dicha fuerza se divide en situación de funcionamiento normal
entre esos puntos por lo que no habría diferencia entre rueda y oruga.
Pero es en el caso de contacto con el oponente cuando la oruga entra en juego.
Normalmente si una rampa se introduce debajo del robot, éste pierde dos puntos de apoyo

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y gran parte de su peso (y por tanto de la fuerza normal) actúa sobre dicha rampa. Así, el
robot solo puede obtener tracción de dos de sus ruedas, las traseras. En el caso de las
orugas, al introducir una rampa debajo del robot, las posibilidades de levantar dos de las
orugas al mismo tiempo (a no ser que la rampa sea muy larga) son mucho menores, ya que
hay más puntos de contacto con el suelo, Así, parte del peso que está inutilizando la rampa
puede estar en contacto con el suelo también, debido a la longitud de la oruga, y ser
aprovechado para empujar o simplemente para tener más puntos de tracción sobre el suelo
e iniciar una maniobra evasiva con mayor facilidad.
De este modo, el coeficiente de rozamiento de una oruga (de este material y sobre
una superficie dura) no dista mucho del coeficiente de rozamiento de una rueda del mismo
material. Una cadena metálica tiene muy poco agarre sobre superficies duras porque no
puede enterrarse y el metal patina sobre la superficie. En cambio, en superficies arenosas
tiene un alto coeficiente de rozamiento porque se entierra y no actúa solo la fuerza normal
sino también fuerzas tangenciales a la superficie. En nuestro caso la oruga no se puede
enterrar por lo que no hay diferencia de coeficiente de rozamiento con la rueda, pero sí
muchas más posibilidades de que exista el rozamiento, y es esto lo que nos interesa para no
perder la fuerza de ningún motor.
La segunda de las decisiones a tomar tiene relación con la utilización de dos o
cuatro orugas. Desde el momento en que nos decidimos por utilizar cuatro motores la
opción de las dos orugas pierde fuerza. En primer lugar, se puede dar el caso de que los dos
motores que se conectan a una misma oruga no giren exactamente igual: uno puede
empezar el movimiento instantes antes o después, uno de los motores puede tener una
velocidad de giro ligeramente diferente a la del otro, etc. En cualquiera de estos casos se
estarían generando en el interior de la correa unas tensiones nada beneficiosas y, lo que es
peor, el movimiento del robot se vería afectado. Al utilizar cuatro orugas independientes, si
se diera esta circunstancia las correas sufrirían mucho menos y el movimiento del robot se
vería afectado en menor medida.

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Además, el hecho de utilizar correas largas conlleva unos problemas de desgaste y
de deformaciones importante. En una correa se producen deformaciones que a la larga
generan holgura. Cuanto menor sea la longitud de la correa menor será el efecto de esta
holgura y mucho mejor el funcionamiento de la cadena motriz a largo plazo.
De este modo, para este robot concreto se llega a la conclusión de que la opción
más favorable para la cadena tractora será la utilización de cuatro orugas independientes
conectadas cada una a un motor. La estimación previa del coeficiente de rozamiento para
el robot basándonos en las tablas es que dicho coeficiente será parecido al de neumáticos
sobre asfalto y por tanto aproximado a 0,9. De todas formas, la diferencia de materiales y
de la superficie hará que este coeficiente no sea tal. Al final de este documento se
encuentra un ensayo para concretar el valor real de dicho coeficiente de rozamiento.
Por último queda concretar la velocidad lineal a la que se estima se desplazará el
robot. Conociendo la variación de las revoluciones del motor y estimando un nivel de
carga media se puede utilizar el radio externo de la rueda motora más el espesor de la
correa para hacer una estimación de la velocidad lineal.
s
mm
mrpm
rpmkg
motores
kg
mrLmmr
35,0
min
646,20166,0124
12475,0
4
3
166,05,26225,2655,21
≈=×
⎯→⎯=
=××=××=⎯→⎯=+= ππ
El robot se moverá aproximadamente a 0.35 m/s. A esta velocidad es capaz de
cruzar el ring de combate en 5 segundos, tiempo más que aceptable teniendo en cuenta que
la principal característica del robot no es la velocidad sino la fuerza. Comparando estos
resultados con el robot modelo se ha reducido la velocidad aproximadamente a la mitad
pero se ha aumentado la fuerza cuatro veces, cumpliendo así el objetivo propuesto.
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3.4. CHASIS
El diseño del chasis es el punto en el que se unen todos los elementos
previamente vistos y la necesidad de crear una estructura sólida y al mismo tiempo lo más
pequeña y ligera posible. Se trata de optimizar el espacio para albergar motores, baterías,
cadena de tracción y además todos los componentes electrónicos que no son pocos.
Llegado este punto se conocen ya el número de componentes electrónicos y las
dimensiones aproximadas de cada uno de ellos. El volumen ocupado por éstos no es
despreciable por lo que se tendrán que tener muy presentes en el diseño del chasis; aún así,
se tiene un pequeño margen de libertad, ya que las tarjetas integradas son de fabricación
propia, por lo que se podrán adaptar ligeramente según las limitaciones impuestas por el
chasis.
El principal criterio a seguir a la hora de diseñar el chasis es la integración. Se
quiere conseguir un robot compacto, en el que todos los componentes tengan un lugar
localizado y armonizado con su función. De este modo, se optimiza el espacio al máximo,
intentando situar el centro de gravedad del robot lo más cercano al suelo posible, lo cual le
proporciona mayor estabilidad. Esto, unido al la escasa altura que alcanzará el robot hace
que la posibilidad de vuelco sea casi nula.
El proceso de diseño del chasis está supeditado como ya se dijo a los elementos
ya elegidos. Se trata ahora de situar los motores y las baterías, elementos más pesados del
robot, lo más abajo posible. Para ello se adaptarán planchas de metacrilato que serán
mecanizadas para albergar todos estos componentes.
La decisión de utilizar metacrilato como elemento estructural se debe a varios
factores. En primer lugar el robot modelo utiliza este material y los resultados obtenidos
respecto a resistencia y facilidad de fabricación son buenos. Se comparan las
características del metacrilato con otros materiales como pueden ser planchas metálicas de

Diseño Mecánico
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acero o aluminio y materiales no metálicos como fibra de vidrio. La fibra de vidrio es un
material excelente para este tipo de aplicaciones: es resistente y muy ligera, pero trabajar
con dicho material es mucho más complicado y al mismo tiempo más caro. Utilizar
metales como material estructural también es posible, pero para disminuir el peso del robot
se ha de usar barras o planchas muy finas de dicho metal, lo cual complica también la tarea
de mecanización y montaje. Se podría utilizar madera como material constructivo y, a
pesar de ser ligero y muy fácilmente mecanizable, la madera es un material menos
resistente y poco duradero comparado con los demás. Por último, el metacrilato es un
material accesible, barato, resistente, ligero y que facilita mucho las operaciones de unión y
mecanizado. En ningún caso se afirma que éste sea el mejor material para fabricar robots,
simplemente se adopta esta decisión por cuestiones propias de accesibilidad al material y
practicidad, teniendo en cuenta que sus propiedades son buenas. En la tabla 6 se pueden
observar diferentes propiedades físicas de distintos materiales utilizados en la construcción
del robot.
Acero Aluminio Metacrilato Poliestireno Madera
Resistencia tracción (Kg/mm2
) 35-41 12 8,3 9 10
Límite elástico (Kg/mm2
) 23 10 1,2 4 8
Módulo elasticidad (Kg/mm2
) 20000 7000 3200 1500-5200 4000
Alargamiento (%) 25-37 11 5 8 4
Dureza (HB) 50-67 15 20 17 12
Resistencia eléctrica (mm2
/m) 0,13 0,02655 30 24 Alta
Conductividad térmica (W/mK) 58 235 50 39 Desprec.
C. dilatación lineal (1/K) 10-6
2,3*10-6
7*10-5
6*10-5
Desprec.
Densidad (Kg/dm3
) 7,84 2,70 1,20 0,80 0,60
Tabla 6
El segundo criterio a la hora de diseñar el robot es que fuese modular. Con ello se
consigue que los bloques más importantes del robot se puedan separar fácilmente, sin
necesidad de tener que ir desmontando pieza a pieza hasta llegar al elemento deseado. De
este modo el robot se estructura en tres parte principales: cuerpo (alberga motores, cadena
de tracción y el grueso de la electrónica), nervio central (alberga las baterías) y carcasa
(cubre al robot y posee la torreta donde se encuentra el PIC, procesador del robot, y los
sensores de posición). Cada uno de estos tres bloques se puede desacoplar de los demás

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simplemente desatornillando cuatro tornillos. En caso de avería o de necesidad de acceder
a algún componente el robot se puede desmontar en tres bloques desde los cuales es muy
fácil acceder a cualquier componente sin tener que soltar ninguna pieza más del robot. Esto
es una gran ventaja a la hora de trabajar en el robot y facilita muchísimo una reparación en
caso de ser necesario en un concurso.
En la ilustración 16 se muestra el cuerpo del robot sin sus componentes acoplados.
Se trata de seis planchas de metacrilato de 10 y 5 mm que se unen por medio de tornillos
como se explicará más adelante. Se observa claramente los orificios para albergar los
motores y los rodamientos. Además, en la parte central superior se ve un rebaje donde se
situará el nervio central con las baterías. De este modo, los elementos más pesados del
robot están a muy poca distancia del suelo. También se pueden ver pequeños rebajes
destinados a situar en ellos componentes electrónicos.
Ilustración 16
El siguiente bloque es el nervio central donde se sitúan las baterías. Para diseñar
este bloque se ha tenido muy en cuenta la facilidad para introducir y extraer las baterías de
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manera rápida y sencilla. Del mismo modo, se crea un sistema para que las baterías
conecten automáticamente con el circuito de alimentación al ser introducidas.
Ilustración 17
Para conseguir esto se realizan unos pequeños taladros en el metacrilato en la
zona en la que coincidirán los conectores de las baterías y se introducen unas pequeñas
pestañas metálicas. Dichas pestañas están unidas entre sí por cables para cerrar el circuito
de las baterías y, por presión, las baterías cierran el circuito automáticamente al entrar en la
cavidad diseñada a tal efecto. Es importante que las baterías no tengan ninguna holgura y
que las pestañas estén colocadas exactamente en la posición correcta para que no se
rompan al introducir las baterías. El proceso de fabricación de este elemento es lento y,
sobre todo, ha de ser muy preciso. Gracias a esto el resultado es muy bueno y las baterías
se conectan con la misma rapidez y facilidad que se puede conectar la batería de un
teléfono móvil.
Ilustración 18
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Diseño Mecánico
El tercer bloque a diseñar es la carcasa metálica que cubre el resto del robot y
realiza varias funciones que se verán en el punto referente a ella. Aún así, sobre la carcasa
se encuentra un elemento no metálico al que se ha denominado torreta. Inicialmente se
pensó en fabricar este elemento en metacrilato al igual que el resto del robot pero esta idea
se descartó por problemas en la fabricación. La torreta cumple una doble función: la de
proteger el la tarjeta del PIC controlador del robot en su interior y la de orientar los
sensores de posición gracias a su geometría. Es por esa geometría, que ha de ser bastante
precisa para que los sensores mantengan ciertos ángulos concretos, que se desecha la
opción de utilizar metacrilato como material constructivo debido a la dificultad para
realizar cortes en ángulo precisos. Se decide entonces utilizar una chapa de madera
conglomerada la cual posee una resistencia alta y, al mismo tiempo, es más fácil de
mecanizar con precisión.
Ilustración 19
Los ángulos de corte son preparados para que los sensores, que se acoplarán a las
paredes de dicha torreta, cumplan con la orientación asignada en el estudio electrónico ya
que es el programador quien orienta dichos sensores para que se adapten de forma óptima a
la programación deseada. El único elemento que se pintará del robot es esta torreta ya que
está construida en madera; de esta forma se protege la madera de la humedad con una capa
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de pintura plática y además se armoniza estéticamente con el resto del robot. En la
ilustración 20 se observa la torreta con los sensores acoplados.
Ilustración 20
El proceso de fabricación del chasis comienza con el corte de las piezas. Se parte
de planchas de metacrilato de espesor 10 o 5 mm dependiendo de la pieza concreta y se
pinta sobre los plásticos protectores de metacrilato las líneas por las que se ha de realizar el
corte. La herramienta de corte es una sierra de calar con regulador de velocidad y selector
de movimiento pendular. Se realizan pruebas de corte con diferentes hojas para metal,
madera y plásticos variando en todos los casos velocidad y tipo de movimiento de corte
hasta obtener la combinación que mejor resultado produce. El principal problema de esta
herramienta al trabajar sobre el metacrilato es el bajo punto de fusión de este material que
se puede alcanzar tras algunos segundos de corte con determinadas hojas. Si se produce la
fusión del material éste cambia sus propiedades; la zona fundida una vez se vuelve a
solidificar se convierte en una zona translúcida en lugar de transparente y mucho más dura
y difícil de mecanizar posteriormente, además de deformarse.
Para evitar que se produzcan estás elevadas temperaturas por rozamiento se ha de
utilizar hojas de corte con dientes grandes (las de metal o plástico producen ambas buenos
resultados) y combinarlas con una velocidad de corte media-baja. Además, es muy
importante seleccionar el movimiento pendular para obtener un corte limpio y sin partes
36

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fundidas. Siendo esta la mejor combinación de corte, hay otras posibles; se puede aumentar
la velocidad de corte pero se ha de trabajar realizando cortes de poca longitud y duración,
esperando un poco y volviendo a realizar la operación cuando la hoja se haya enfriado. El
movimiento pendular hace que la hoja esté menos tiempo frotando el material y permite
que entre más aire lo cual reduce mucho el calentamiento de dicha hoja.
Esta operación de corte que se temía a priori fuera complicada no resultó serlo y
los resultados obtenidos en los cortes fueron perfectos. Los cortes han sido muy limpios y
la precisión de éstos muy alta. Para obtener un corte preciso se ha de tener en cuenta el
ancho de la hoja ya que dicha distancia es mecanizada por la hoja. De esta forma, si se ha
marcado la pieza con las medidas exactas que deberá tener, el corte se ha de realizar por el
exterior de la marca. De otro modo el resultado final sería una pieza con aproximadamente
1 mm menos por cada lado.
Los cortes en ángulo para la torreta fueron más complicados. La hoja utilizada
para el metacrilato es una hoja ancha, lo cual reduce la precisión para cortes en ángulo al
estar trabajando en piezas de pequeño tamaño en relación con las dimensiones de la sierra.
Así, o se obtenían cortes con ángulos diferentes del deseado o se fundía el metacrilato en la
zona de corte y la pieza no servía. Debido a esto se optó por realizar la torreta en madera
conglomerada, de menor resistencia al corte. Se utilizó entonces una hoja para madera
mucho más fina obteniendo mayor precisión en el ángulo buscado. Además, la madera no
se funde como el metacrilato por lo que los resultados fueron muy buenos, casando
perfectamente todos los ángulos de las piezas de la torreta.
Para realizar los taladros se utilizó un taladro de uso doméstico pero de buenas
características. Para cada uno de ellos se utilizaron brocas para metal de las dimensiones
correspondientes, produciendo éstas buenos resultados. Se observó nuevamente que el
metacrilato llega a fundir si se aumenta mucho la velocidad de giro del taladro o sí se
presiona excesivamente la broca contra el material. Por ello, para obtener buenos
resultados en los taladros, el proceso se debe realizar a velocidad de giro media y con
presión baja. Así, la broca tarda unos pocos segundos más en realizar el taladro pero no

Diseño Mecánico
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llegará a fundir el material obteniéndose taladros limpios y sin deformaciones en el
material por la fusión de éste.
Para los taladros de los motores de grandes dimensiones se utiliza un taladro de
mayor potencia y con un soporte vertical para mayor precisión. La superficie a mecanizar
por la broca es grande por lo que el calentamiento que se genera al taladrar es alto. El
taladro se ha de realizar de forma constante pero sin presionar demasiado para no llegar a
fundir el metacrilato; al mismo tiempo, la temperatura aumenta rápidamente, por lo que se
ha de aplicar aceite, o en su defecto agua, sobre la superficie trabajada para disminuir el
frotamiento y enfriar la broca. Son taladros lentos en su realización pero con muy buenos
resultados.
Posteriormente a la realización de los cortes o taladros, aunque los resultados
hayan sido buenos, es conveniente proceder al lijado de las superficies mecanizadas. Para
esta tarea se puede utilizar una lija de mano de grano fino pero es mucho más útil utilizar
un pequeño torno con fresas. Ajustando debidamente la velocidad de giro del torno y
cambiando las fresas según la operación a realizar se trabajan todas las superficies para
obtener una homogeneidad total en éstas.
Posteriormente, en el momento de montar todas las piezas se puede observar que
algún corte o taladro se haya desviado muy levemente. Si esta situación se detecta se puede
corregir la desviación con dicho torno, arreglándola hasta que quede corregida. Estos
pequeños arreglos son debidos a la incertidumbre introducida en el mecanizado al realizar
todas las operaciones manualmente. Aún así, los resultados son muy buenos y las
operaciones de corrección de piezas no son muy comunes.
En las siguientes ilustraciones se observa como quedan los diferentes bloques del
chasis tras acoplarles los diferentes elementos que soportan.

Diseño Mecánico
Ilustración 21
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Diseño Mecánico
Ilustración 22
40

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3.5. MECANISMO PAR EL SENSOR DE DESLIZAMIENTO
En el centro del robot en su zona más inferior, se encuentra un mecanismo que ha
de ser diseñado para que cumpla tanto una función estructural como una función operativa
asociada a la electrónica. Se trata de una pequeña pieza de metacrilato con un orificio en el
medio en el cual se ha de integrar una rueda. A dicha rueda se ha de acoplar un disco
pintado de blanco, gris y negro, que al girar será leído por un sensor y la señal emitida será
leída e interpretada para obtener información real sobre la dirección de movimiento del
robot.
Este mecanismo se incluye en el robot para comprobar el sentido de movimiento
del robot. Se puede dar el caso de que los motores estén funcionando en un sentido pero el
robot oponente sea más fuerte o introduzca planchas debajo del nuestro y realmente el
robot se esté desplazando hacia detrás, o sea, esté deslizando. Si se comprueba que el
sentido de giro de los motores es diferente que el sentido de giro de la rueda central es que
se está produciendo esta situación y se puede iniciar una maniobra evasiva o de
contraataque.
Ilustración 23
41

Diseño Mecánico
La pieza de 10 mm de metacrilato se corta con las dimensiones oportunas
fácilmente con la sierra de calar pero el orificio central es más difícil de realizar. Para esta
tarea se recurre al torno con diferentes fresas hasta conseguir, por desgaste, taladrar la
pieza de metacrilato. Una vez traspasada se da al orificio la misma forma de la rueda con
unas dimensiones ligeramente superiores. De este modo se realiza un orificio menor que si
se hiciera con forma rectangular y la pieza de metacrilato tiene mayor solidez.
Para colocar la rueda, extraída del mecanismo superior de un ratón informático,
sólo hay que crear un pequeño rebaje a cada lado del orificio central para sostener el eje de
metal. Con los componentes electrónicos que se han de anclar encima de dichos rebajes se
bloquea el eje para que no se salga del rebaje. Así la rueda, con el disco de papel pintado
pegado sobre ella, queda fijada a espera de situar el sensor lector en su posición.
Este mecanismo se acopla a la parte inferior del cuerpo del chasis como se
observa en la ilustración 24.
Ilustración 24
42

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3.6. CARCASA
Se denomina carcasa a los elementos que recubren al robot y se diseña siguiendo
varios criterios. En primer lugar se ha de poner una carcasa lateral o chapas laterales tras la
decisión electrónica de utilizar sensores de contacto. Los sensores de contacto (se verán
más adelante) están situados en cada uno de los cuatro flancos del robot. Al ser sensores
pequeños se cubren esos flancos del robot con unas chapas de forma que un contacto en
cualquier punto de la chapa transmita la presión al sensor de contacto y lo active enviando
una señal al controlador.
El material para esta carcasa ha de ser ligeramente flexible para recibir la presión
y, una vez ésta desaparece, recuperar su situación original sin sufrir deformaciones
permanentes. Por otro lado ha de ser ligero y de poco espesor para no sobrecargar el robot.
Por estos motivos se decide utilizar una plancha de aluminio la cual, una vez cortada y
adaptada a la forma deseada, cumplirá perfectamente esa misión. Se quiere remarcar el
espacio que se deja en las planchas laterales para permitir la introducción y extracción de
las baterías sin tener que desacoplar la carcasa.
Ilustración 25
43

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La plancha de aluminio se trabaja muy fácilmente con la sierra de calar y una
hoja fina para metal. Debido a su espesor de 1 mm el corte es rápido y limpio por lo que
las piezas no necesitan ser trabajadas a posteriori. El paso siguiente es situar las planchas
en su posición final y realizar un doblez en forma de L para que queden adaptadas y
puedan ser atornilladas al componente de poliestireno de la carcasa.
Una vez se decide que las planchas laterales han de ser de aluminio se ha de
decidir sobre el color de dichas planchas. Aunque parezca una tarea superflua, las planchas
son las superficies más grandes del robot y, por tanto, la parte que más fácilmente verán los
sensores de los robots oponentes. Normalmente estos robots utilizan sensores infrarrojos
que devuelven una tensión dependiendo de la distancia a la que localicen un objeto y de la
refracción del objeto, en lo que influye mucho el color. La primera idea es pintar todas las
planchas de negro ya que este es el color que ven los sensores con mayor dificultad y
puede hacer que no se localice a nuestro robot si se esta a una distancia grande. La segunda
idea que surge es utilizar el metal como si fuera un espejo y no pintarlo de ningún color.
Gracias a esto, y tras realizar múltiples pruebas con materiales diferentes y sensores, se
comprueba que se consiguen dos efectos diferentes.
En primer lugar se comprueba que el índice de reflexión de la señal infrarroja es
muy alto. Los sensores suelen estar tarados para localizar colores en un rango de distancias
determinado. Si la señal que se devuelve es muy grande el sensor interpreta que el objeto
se encuentra a muy poca distancia de él ya que la señal genera niveles de tensión muy
elevados. De esta forma, es muy fácil que se localice nuestro robot pero la distancia a la
que el robot oponente supone que está nuestro robot será siempre errónea (más o menos
dependiendo del sistema de tarado de sensores que haya utilizado). En segundo lugar,
como las planchas laterales no se encuentran situadas perpendicularmente al suelo sino un
poco inclinadas, el haz emitido por el sensor infrarrojo oponente no se devuelve
horizontalmente sino que, al tratarse de una superficie especular, se devuelve muy
concentrado y de forma ascendente. Así, si la distancia entre ambos robots es suficiente, el
haz infrarrojo devuelto pasará por encima del sensor receptor y nuestro robot no será
localizado.

Diseño Mecánico
Por ambos motivos, se decide utilizar las planchas de aluminio pero, además, se
consiguen planchas de aluminio pulido por una de sus caras, utilizadas en algunas
ocasiones como espejos. Así se tiene un metal con buenas propiedades físicas y con una
superficie casi especular.
Se diseña la parte superior de la carcasa con dos planchas de poliestireno, material
resistente y mucho más ligero que el aluminio. Estás planchas no son necesarias a nivel
estructural pero si cumplen un papel funcional muy grande. Estas planchas de poliestireno
sirven para unir en un sólo bloque tanto las planchas laterales de aluminio como la torreta
superior. Así, en caso de tener que descubrir el robot, con destornillar los cuatro tornillos
que unen el poliestireno al cuerpo, se accede a todo el bloque central del robot.
Ilustración 26
Se toma también la medida de de no unir directamente la carcasa al metacrilato
sino que se añade una argolla de goma a cada tornillo para separar la carcasa 5 mm del
metacrilato. Este espacio de 5 mm servirá para pasar cableado por dentro del cuerpo del
robot sin tener que realizar taladros en la estructura a tal efecto.
Por último se corta una chapa del mismo aluminio para fabricar una tapa para la
torreta. La única finalidad de esta tapa es la de proteger la tarjeta controladora y las pilas
45

Diseño Mecánico
que se encuentran en el interior de la torreta y no dejarlos al descubierto. Además se
realizarán en ella varios taladros para colocar un interruptor y para acceder a la tarjeta
controladora sin tener que quitar la tapa. En la ilustración 27 se observa cómo se integra la
carcasa con el resto del robot.
Ilustración 27
46

Diseño Mecánico
3.7. UNIÓN DE ELEMENTOS MECÁNICOS
Para la unión de los diferentes elementos del robot se utilizan diferentes medios.
Principalmente se utilizan tornillos de diferentes dimensiones según el elemento a unir,
también se utilizan tuercas, grapas, pegamentos y alambre trenzado.
Las uniones entre piezas de metacrilato se realizan mediante tacos de 4 mm que
se introducen en los taladros de igual dimensión previamente realizados. Se introducen
tornillos con cabeza en estrella para tacos de métrica 4 mm y, por presión, completan la
unión de las piezas de metacrilato. Estas uniones por presión son muy resistentes y, a pesar
de añadir algo de peso al robot, son mucho más fiables que los taladros roscados
directamente sobre el metacrilato o uniones adhesivas.
Ilustración 28
Para la unión de la cadena motriz se utilizan diferentes métodos según la pieza.
Los motores quedan bloqueados dentro de dos taladros y por presión entre las planchas
laterales de metacrilato, quedando el movimiento en cualquier dirección totalmente
47

Diseño Mecánico
restringido. Los rodamientos se recubren con una capa de teflón para que, al ser
introducidos en sus taladros, queden bloqueados por presión. Además, previamente se
aplica una capa de adhesivo para plásticos difíciles en el taladro. El rodamiento queda
fijado en su posición mediante el adhesivo y la presión varios segundos después de ser
colocado.
Los ejes y las ruedas son taladrados con una broca de 2 mm para metal de forma
que coincida el taladro en la rueda con el taladro correspondiente en el eje. Posteriormente
se introduce alambre en dichos taladros pasantes y se trenzan los extremos del alambre con
unas tenazas. Este tipo de unión fija la rueda al eje impidiendo cualquier desplazamiento.
Además, una vez introducidos los ejes en los rodamientos se realizan nuevos taladros en
puntos cercanos a los rodamientos y se pasa un alambre que se vuelve a anudar. Este
alambre no realiza ninguna unión pero actúa como tope impidiendo el desplazamiento en
dirección axial y haciendo que los ejes no se salgan de los rodamientos. La rueda que se
acopla al eje del motor también es taladrada, al igual que el propio eje del motor, y se pasa
alambre por el taladro trenzando las puntas para fijar dicha rueda al eje del motor. Las
correas se colocan en el exterior de las dos ruedas antes de introducir éstas en los ejes de
modo que, al estar las ruedas en su posición final, las correas quedan tensas y no pueden
salirse de su posición.
Ilustración 29
48

Diseño Mecánico
Para la unión de las planchas metálicas laterales a las planchas de poliestireno
para formar la carcasa se utilizan tornillos de 1,5 mm de diámetro de cabeza hexagonal que
se cierran con dos tuercas hexagonales. Posteriormente se une la carcasa a la torreta con
tornillos de 4 mm de diámetro y 15 mm de longitud, mismo sistema que se utiliza para unir
la carcasa al metacrilato. Para realizar la unión de las pequeñas piezas de madera que
forman la torreta se ha de utilizar una grapadora de tapicero. Este tipo de grapadoras
introducen grandes grapas al ser accionadas y unen las piezas con gran presión. Se pone
una grapa en la parte superior de cada unión y otra grapa en la parte inferior, quedando
totalmente fijadas las piezas en su posición sin necesidad de tornillos o uniones más
complicadas. Por último, la tapa superior de la torreta se une gracias a dos tornillos de 4
mm de diámetro y 10 mm de longitud.
Ilustración 30
Las uniones de todos los elementos mecánicos quedan de este modo completas. El
robot forma ya un solo conjunto desmontable en tres bloques de forma simple y rápida; a
su vez cada bloque se puede desmontar si fuese necesario para futuros cambios. Falta
49

Diseño Mecánico
50
ahora integrar todos los elementos electrónicos dentro del conjunto mecánico y definir los
sistemas utilizados para fijar estos elementos al cuerpo mecánico.

Diseño Mecánico
51
4. INTEGRACIÓN DE CONJUNTOS MECÁNICO Y
ELECTRÓNICO
La electrónica integrada en el robot es muy amplia y va desde tarjetas integradas
hasta sensores infrarrojos, de contacto, etc. junto con cables y conectores. En este apartado
no se explicará el funcionamiento de estos elementos ya que no es competencia de este
proyecto pero sí se explicará cómo y donde hay que situar cada uno de ellos para su óptimo
funcionamiento.
Las tarjetas integradas utilizadas son de fabricación propia excepto la tarjeta que
incluye el PIC y controla todos los demás elementos del robot. Todas las tarjetas integradas
se protegen por su parte trasera con una fina capa de neopreno de espesor inferior a 1 mm
para evitar que los pines metálicos pudieran hacer contacto con cualquier otro elemento
conductor del robot y se produzca un cortocircuito.
La tarjeta controladora se sitúa dentro de la torreta junto con dos pilas de 9 V que
la alimentan. Se mantiene en su sitio introduciendo unas pequeñas piezas de neopreno en
los espacios libres que hacen que los componentes no se muevan dentro de la torreta. De
esta forma no es necesario atornillar la tarjeta.
Las tarjetas que controlan los motores y que integran el chip L298 son dos
tarjetas iguales y que se sitúan una en cada frente del robot. El espacio para estas tarjetas es
muy reducido por lo que se han hecho a medida y, gracias a esto, no necesitan tampoco
ningún mecanismo de unión. Quedan perfectamente encajadas entre los motores y el
metacrilato sin posibilidad de moverse una vez se coloca la carcasa que les limita el
movimiento en vertical.
La tarjeta de control de los sensores es una tarjeta de mayores dimensiones que
las dos anteriores. En este caso la tarjeta se coloca boca a bajo en la parte inferior del robot,

Diseño Mecánico
atornillada a la base de metacrilato de las baterías. El espacio que queda entre esta tarjeta y
el sensor de deslizamiento es muy pequeño, por lo que la tarjeta se diseña de forma que no
haya componentes electrónicos en la zona en la que coincidirían con la rueda del sensor.
Ilustración 31
Ilustración 32
52

Diseño Mecánico
Los sensores infrarrojos utilizados son de dos tipos: los SHARP GP2Y0A21YK
para detectar la posición del robot oponente y los CNY70 para detectar la línea del borde
del ring. Los sensores de posición son ocho y se sitúan alrededor de la torreta para que
queden orientados según los ángulos específicos con los que ésta fue diseñada. Se
atornillan con un tornillo de 3 mm de diámetro y 5 mm de longitud.
Ilustración 33
En la parte inferior del robot se localizan los cuatro sensores de línea. Se sitúa uno
en cada esquina del robot en los rebajes realizados a tal efecto en el metacrilato. Los
sensores están montados sobre una plaquita de baquelita para circuitos electrónicos la cual
se perfora en uno de sus extremos para ser atornillada al metacrilato mediante un tornillo
de 2 mm de diámetro y 15 mm de longitud.
Igualmente, en la parte inferior se encuentran los sensores de contacto, uno en
cada flanco del robot. Estos sensores denominados de final de carrera actúan como un
botón que se activa por presión. Cuando otro robot contacte con cualquiera de las planchas
laterales del robot éstas activarán los sensores de contacto. Se colocan en unos rebajes
realizados en las planchas frontales y en los laterales del nervio central de las baterías y se
53

Diseño Mecánico
mantienen fijos por presión y mediante una pequeña capa de adhesivo para plásticos
difíciles que se aplica antes de situarlos en su sitio.
Ilustración 34
Además de estos sensores hay que completar el robot con un interruptor que se
sitúa en la tapa superior de la torreta. Este interruptor se coloca para activar y desactivar el
robot sin tener que acceder hasta la tarjeta de control. Igualmente se realizan las
conexiones de todos los elementos del robot con cables de diferentes tipos; gracias al
hueco de 5 mm que se dejó entre carcasa y metacrilato se pueden pasar los cables desde un
componente a otro sin necesidad de realizar más taladros o rebajes en la estructura.
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Diseño Mecánico
Ilustración 35
Además se añaden conectores en medio de determinados cables para que cada
componente electrónico se pueda desconectar fácilmente, sin tener que realizar las
conexiones o desconexiones directamente en el componente, lo cual aumenta la
probabilidad de fallos.
Así, el diseño y montaje del robot queda completo y la operatividad del robot ya
sólo depende de que se cargue el programa informático que lo controle.
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Diseño Mecánico
Ilustración 36
56

Diseño Mecánico
57
5. AJUSTE DE PESO
El principal objetivo cuando se comenzó el diseño y fabricación del robot era la
obtención de un peso inferior a los 3 kg, que el robot modelo superaba, para poder
participar en el concurso Hispabot. En los primeros pasos del diseño se hizo una
estimación de peso inicial y otra utilizando el programa SolidEdge para asegurar que el
peso final del robot no superaría los 3 kg.
La primera estimación arrojó un valor de 2,672 kg por lo que el diseño parecía
bueno. La segunda estimación con el programa informático dio un resultado mucho mejor,
2,298 kg, debido a que la primera estimación sobredimensionó excesivamente el peso del
metacrilato a utilizar.
Una vez construido el robot y en pleno funcionamiento se procede al pesado del
robot en una báscula de precisión 0,5 g. El peso indicado por la báscula es de 2,350 kg por
lo que la estimación realizada es muy aproximada al peso real. Este resultado es
increíblemente alentador ya que el objetivo de optimizar el peso se ha superado con creces.
Este peso deja mucho margen para añadir cualquier elemento que se desee en un futuro o
para modificaciones de mejora del robot, pudiendo introducir más sensores, baterías para
obtener mayor tensión, etc.
Pero para conseguir una actuación óptima del robot, mientras no se añada ningún
componente más, se ha de añadir peso extra hasta que el robot se acerque lo más posible a
los 3 kg. Con ello se aumenta la resistencia de nuestro robot a ser empujado al mismo
tiempo que se aumenta el agarre al suelo para poder empujar al oponente.
Este aumento de peso se realiza colocando plomadas en los espacios libres que
quedan en las esquinas inferiores del robot y en los laterales y cerrando con chapitas la

Diseño Mecánico
parte inferior. Es importante que las plomadas estén lo más cerca del suelo posible para
que el centro de gravedad del robot sea lo más bajo posible.
Ilustración 37
Así, el peso definitivo del robot es de 2,950 kg siendo éste fácilmente reducible en
cualquier momento simplemente quitando plomadas.
58

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6. RESULTADOS EXPERIMENTALES
6.1. COEFICIENTE DE ROZAMIENTO
Con el robot construido y en funcionamiento se procede a medir el agarre del
mismo al terreno. Se quiere obtener el coeficiente de rozamiento que hay entre las correas
del robot y el ring.
El material del que está fabricado el ring es madera por lo que el ensayo se realiza
sobre un plancha de madera de grandes dimensiones y que presenta una superficie lo más
parecida a la que se puede esperar en un concurso. Se sitúa el robot sobre dicha superficie
y comienza a inclinarse la superficie hasta encontrar el momento en el que el robot
comience el deslizamiento.
El deslizamiento se comienza a producir aproximadamente en 51º respecto de la
horizontal. Esto quiere decir que el coeficiente de rozamiento será la tangente de dicho
ángulo. En este caso la tag50º = 1,19, lo cual implica que μ = 1,19. No es de extrañar que
el coeficiente de rozamiento sea superior a 1 ya que el ángulo alcanzado por la tabla es
superior a 45º.
Se comprueba de este modo que el agarre del robot a la superficie es excelente y
se supera la previsión de μ = 0,9 hecha con neumático sobre asfalto. Además, con esta
prueba se descarta también la probabilidad de vuelco del robot ya que el deslizamiento s
produce antes de que esto ocurra. Aún así, la opción de vuelco en este robot es casi
imposible debido en primer lugar a su centro de gravedad extremadamente bajo y, en
segundo, a las planchas externas que harían que el robot se apoyara en ellas al intentar
volcar.

Diseño Mecánico
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6.2. FUERZA
Para comprobar la fuerza que es capaz de ejercer el robot se vuelve a realizar el
mismo ensayo pero esta vez haciendo avanzar al robot en sentido ascendente de la plancha.
Se observa que el robot sube sin dificultad hasta llegar casi a los 51º medidos
anteriormente. Unos instantes antes comienza el deslizamiento. De este modo podemos
medir la fuerza que entrega el robot en esa rampa pero el resultado es un resultado ficticio
ya que se está produciendo deslizamiento. La potencia real del robot es mayor, lo que
ocurre es que llega un punto en que las ruedas deslizan y el resto de la potencia se pierde.
2.950 kg x sin (50º) = 2,26 kg
Esto se debe a que la tracción disponible es mayor a la tracción utilizable ya que
la tracción real que entrega es cercana a los 8 kg menos las pérdidas. De este modo, se
supone al robot una tracción no inferior a 6 o 7 kg por lo se habrá de intentar mejorar el
coeficiente de rozamiento. En este momento se pasa a repasar las correas con pegamento, a
una limpieza con agua y en último lugar a un pequeño lijado con una lija de grano fino que
hace que la superficie de las correas se vuelva un poco más rugosa. Así, se gana en agarre
y se aprovecha mejor la tracción disponible del robot.

Diseño Mecánico
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7. CONCLUSIONES
• Los objetivos de optimización del robot modelo se cumplieron
completamente, a pesar de haber cambiado totalmente el diseño de éste.
• La gran reducción de peso conseguida al sustituir la batería de plomo por
cuatro baterías de ión de litio da la posibilidad de incorporar cuatro motores y
duplicar así la fuerza del robot.
• El diseño del chasis de metacrilato, basado en la filosofía de que el robot sea
lo más compacto posible, reduce mucho el volumen utilizado de éste material
por lo que el peso es igualmente reducido.
• Un buen diseño electrónico previo hace que se pueda diseñar todo el robot
teniendo en cuenta dichos componentes por lo que la integración mecánica-
electrónica es muy buena. Además, la creación propia de circuitos impresos
reduce muchísimo el espacio ocupado por los componentes electrónicos al
igual que el peso.
• La adherencia conseguida por las orugas es muy buena y la utilización de
cuatro orugas de dimensiones no demasiado grandes reduce el desgaste y
facilita el buen mantenimiento de éstas.
• La fuerza conseguida por el robot es excelente. A pesar de que la velocidad
del robot no sea demasiado alta, sin llegar nunca a valores no competitivos, la
fuerza conseguida merece la pena.

Diseño Mecánico
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• El robot presenta posibles mejoras como: utilización de correas de una sola
pieza para evitar fallos con el adhesivo entre capas; inclusión de más baterías
para aumentar la velocidad del robot (comprobando siempre la corriente); el
alambre que une motor y rueda sufre un desgaste muy rápido debido a los
cambios de sentido bruscos (no es un problema grave ya que la sustitución es
muy rápida pero reduce la fiabilidad del robot), lo cual se mejoraría utilizando
un tornillo que fije la rueda al eje por presión o usando alambre de mayor
grosor y resistencia.
• La realización de un proyecto en colaboración directa con otro compañero es
una magnífica experiencia y los resultados obtenidos son aún más
satisfactorios al ser fruto de un trabajo en equipo.

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8. BIBLIOGRAFÍA
[HISP04] http://www.depeca.uah.es/alcabot/hispabot2004/
[JROS04] Javier Rosales Hoz, “Diseño Mecánico y Construcción de un Robot
Autónomo” ICAI – Universidad Pontificia Comillas, 2004
[SUPE05] http://www.superrobotica.com/
[AMID05] http://www.amidata.es/
[SHOP05] http://www.shopmemorycard.co.uk/acatalog/
/DURACELLDR4battery.html

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9. ANEXOS
1.- Resumen proyecto electrónico
2.- Hojas de características

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