Calimaro: un robot “old style” – Primer Parte

1. Introducción

Calimaro se inspira en los primeros robots construidos al final del los años 40. Se podría definir un robot digital pero no como estamos acostumbrados a verlos en nuestros días porque los circuitos electrónicos de Calimaro están constituidos solamente por transistores y componentes discretos. El objetivo de esta elección es de carácter didáctico, un modo de poder "tocar" con las manos las distintas partes del sistema desmistificando el dogma de la electrónica moderna.

2. Dogma

El dogma de simplicidad de Calimaro se puede resumir en los siguientes puntos:

Parece difícil obtener un mínimo de inteligencia del robot sin usar circuitos integrados o microprocesadores. Sin embargo, analizando los proyectos de los viejos robot descubrimos que sistemas muy simples pero al mismo tiempo ingeniosos, lograban comportamientos sofisticados. Uno de los casos mas interesantes es el de Grey Walter y sus tortugas cibernéticas.

3. Las tortugas de Grey Walter

Grey Walter había usado para sus tortugas dos válvulas (equivalentes a dos transistores) y dos relé. Por otro lado los robot de Walter no eran muy fáciles de construir debido al hecho que la parte mecánica compensaba la electrónica espartana. Las tortugas tenían un sistema de tracción compuesto por una sola rueda que servía también para la dirección. Una fotocélula montada sobre el eje de dirección se movía junto con la rueda.

Sin embargo, dos objetivos funcionales me alejaban levemente del minimalismo de Walter: por un lado la necesidad de simplificar la parte mecánica y por otro lado obtener un consumo eléctrico muy bajo.

4. Movimiento

Respecto a la mecánica, la solución mejor era adoptar un sistema motriz clásico en los robot modernos o sea: dos ruedas motrices independientes y una rueda libre que sirve solo como apoyo completando el trípode. Esta configuración, mas allá de la simplicidad, posee grandes cualidades que observaremos a lo largo del artículo.

La base de Calimaro es un octógono irregular que permite de ubicar las ruedas motrices centrales mas adelante en modo tal de dar estabilidad a la estructura con tres punto de apoyo. Los motores pueden girar en los dos sentidos porque son controlados por puentes de transistores.
En la siguiente tabla podemos observar la trayectoria del robot en base al movimiento de los motores:

5. Los puentes de los motores

Un motor de corriente continua gira en un sentido o en el otro según como está polarizado.

Esta característica es muy útil para controlar el movimiento del robot. Un modo simple para controlar un motor en ambos sentidos de marcha consiste en conectarlo a un conmutador doble como se observa en la figura siguiente.

En lugar de un conmutador se pueden usar simples interruptores como se observa en la figura. En este caso la conmutación es mas complicada y es necesario evitar que dos interruptores de la misma columna hagan contacto porque se produciría un cortocircuito.

La configuración descripta se llama "puente" y como veremos, los interruptores pueden ser remplazados por transistores comunes. Estos transistores serán de dos tipos: NPN y PNP.

El problema que encontramos es como conectar los transistores para que el puente funcione. Sabemos que los transistores PNP conducen cuando la tensión de la base es negativa mientras que los NPN conducen cuando la tensión de la base es positiva.

Para que el puente funcione, necesitamos poner en conducción los transistores que se encuentran en "diagonal" el PNP de la izquierda con el NPN de la derecha o viceversa. Para obtener esto podemos agregar otro dos transistores de entrada del tipo NPN conectados como se observa en la figura.

Para no complicar excesivamente la electrónica, el circuito no dispone de una protección en el caso que las dos entradas fueran activas. Si esto sucediera, el puente entraría en cortocircuito. Es necesario que la electrónica que controla el puente no entre en esta condición.

Las siguientes fotografías muestran el puente de control montado sobre una plaqueta universal con islas de cobre separadas 5mm entre si.

Para la construcción del robot tenemos que hacer dos de estos puentes.

Fin de la primer parte

Links a las otras partes

Robot Calimaro Parte 1

Robot Calimaro Parte 2

Robot Calimaro Parte 3

Robot Calimaro Parte 4

30 pensamientos en “Calimaro: un robot “old style” – Primer Parte”

  1. Hola, siempre me gusto la electronica, la unica que entendi fue la del cerebro magico, porque daba vuelta el carton y comprendi como era la cosa. quise estudiar por hoby, ya de grande (50años) y no podia palparla y consecuencia deje todo, me quedo el tester. Hoy a la luz de los led’s me gusta hacer cosas.
    Me gustan estas paginas cuando son llanas, y ahora la docencia, como puedo hacerce una baliza copn leds parfa usar en el coche cuando pincho una rueda de noche, podria usar la del auto, no una home made. como seria. con el sistema americaco MSS, ese es el que entiendo. la pense con 6 leds en triangulom , con nueve en cruz. Bueno AMIGO, a tu comodidad te agradeceria unas lineas o una orientacion hacia donde mirar.
    Gracias por hacer estas cosas a mi me siven y creo que a muchos otros. Perdon por lo extenso pero no se sintetizar
    Att. Juan Carlos, jubilado del 40

  2. buenas noches, hice el mismo circuito que pusiste y todo lo unico que cambie en el motor el condensador por 4 diodos haciendo un puente H pero no se como hacer para que el robot al chocar heche para atras y luego gire una rueda y la otra no para que quede mirando en otra direccion que no sea el objeto.. que hago para lograr eso? ayuda por favor

    Hola Jose, no entiendo bien que quieres que haga el robot 😯

  3. Hola, estoy por comenzar el proyecto para la escuela y tengo las siguientes dudas:
    1_Como calculaste la resistencia de 47k para el “puente” ?
    2_Ambos motores son de 6V CC?
    3_Es posible cambiar el circuito para hacer funcione con 12V CC?

    Muy bueno el robot,saludos.

    Hola Eric, te respondo a tus preguntas:

    1. el valor de las resistencias de base es “a ojo” previendo una ganancia de los transistores de por lo menos 50 (en realidad es mucho más alta). Debes multiplicar la corriente de base (I=V/R) por la ganancia del transistor. Si quieres, puedes usar 10K si los motores que usas consumen mucho. En este caso te aconsejo de reemplazar los transistores como te explico en el punto 3

    2. Los motores que he usado son de 6V aunque si empiezan a girar con tensiones más bajas (3V o 4V)

    3. El circuito puede funcionar directamente con 12V sin necesidad de cambios. De cualquier manera, si los motores que piensas de usar necesitan de una corriente más alta de 100mA te aconsejo de reemplazar los BC548 por los BC337 y los BC558 por los BC327. Estos modelos permite una corriente de salida hasta 500mA (o más)

    Para terminar, me gustaría ver fotos de tu trabajo. Puedes mandarlas a contactos[aroba]inventable.eu

  4. Esta es una enseñanza USER FRIENDLY, tanto asi que deseo inspirar mi sobrino para ke incursione en el campo de la robotica.
    Excellent!

    Espero que lo logres Willy, los chicos de hoy lamentablemente tienen poca paciencia y motivación.

  5. Estoy por iniciar este proyecto, pero quiero saber si ya hay personas que lo han hecho y les ha funcionado correctamente, es decir, sin problemas.

  6. ¿Qué reemplazos son adecuados para los transistores BC548 y BC558?
    Había escuchado que el NTE123AP es un buen sustituto para el BC548.

    Hola Xavier, por lo que veo en el datasheet el NTE123AP puede reemplazar el BC548 mientras que el NTE159 puede reemplazar al BC558. Ojo porque los colectores de los NTE123AP y NTE159 se encuentran en lugar de los emisores de los BC548/BC558). Por lo tanto es necesario montarlos al revés.

  7. Una duda, ¿Afecta en algo que la base no sea “Octagonal”?
    Aún no le he probado, pero estoy montando las tarjetas en una base con una forma no “octagonal”. Sin embargo, sigue la base teniendo los dos motores con sus respectivas ruedas, y la rueda libre en el centro.

    Hola Xavier, he hecho la base octagonal porque era el modo más fácil de aproximarme sin demasiado trabajo a la forma ideal que sería un círculo. El círculo permite que el robot gire sobre si mismo sin el riesgo que se atasque en la pata de un mueble cuando los sensores de choque se activan y el robot gira para cambiar de dirección. De cualquier manera, no te preocupes, no es demasiado importante la forma. 🙂

  8. Nuevamente MIS FELICITACIONES.
    Te felicito nuevamente por el criterio de enseñar sin complicaciones, mediante dispositivos elementales.
    Si se sabe bien que es un ladrillo, luego se puede levantar una pared.(vale la metáfora)
    Guillermo

    Espero Guillermo, espero. En estos tiempos se está perdiendo la capacidad de “conectar” las cosas entre si. Por ejemplo que una pared está hecha de ladrillos. Lo veo por las preguntas que me hacen aquí mismo. 🙁

  9. si quisier hacerlo solo con la parte que los choques como quedaria el circuito? es decir donde conectaria la pàrte del “motor adelante” que va conectado al seguidor de luz?HELP SOS AUXILIO AYUDA PLEASE PORFAVOR PORFAVORCITO :d

    Hola, debes simplemente NO montar los transistores Q4, y PR1 de ambas plaquetas.

  10. hola! ¿qué tipo de switch es el de los sensores de choque?

    Hola, se pude usar cualquier tipo de microswitch. Yo usé el DB1C-B1LB.

    gabriel

  11. Hola, en el circuito de puente de los motores usas un capacitor de 1uf es de poliester no?
    y el LDR puede ser de los chicos o tiene q ser uno grande?

        1. Debido a que el motor puede girar en un sentido o en el otro, el positivo y el negativo en los contactos del motor pueden cambiar entre si (para eso sirve el puente de transistores). En el capacitor, conectado en paralelo con el motor, sucede lo mismo. Por este motivo el capacitor no debe ser polarizado (electrolítico o tantalio). Van bien poliester, mica, cerámico, disco.

    1. TODO lo que está publicado en Inventable funciona, si no, Gabriel no lo habría publicado.
      Depende de cada uno seguir las instrucciones, armar las cosas prolijamente, preguntar si se tiene alguna duda y demás. Si a pesar de esto no les funciona, tendrán que hacer un esfuerzo para encontrar el error, con toda la ayuda que seguramente se les dará desde aquí.

      Saludos,
      Juan

  12. Me puso un LED junto al interruptor, para saber si se conecta o no … lo que me pasa es que el LED se apaga cuando conecto el positivo de los puentes y mide un voltaje de 1.3V a tan solo interruptor entre positivo y negativo. Cuando mido sin los puentes asociados tienen una tensión entre el positivo y el negativo de 2,3V llevó. Creo que lo he llamado como enviado en bricolaje, pero no está funcionando. La posición de los transistores también parece ser correcta y todas las soldaduras dar continuidad correctamente. ¿Puedes ayudarme?

  13. Hola, yo voy a usar un motor de esos q se compran q vienen con las ruedas q se suelen usar para arduino de 6v pero en las espesificasiones lei q consume mas de 100mA tendria q cambiar los transistores de todas las placas o solo de las placas de los motores?

    1. Hola Alexis, sólo necesitas cambiar los cuatro que están conectados al motor.
      Debes reemplazar los BC548 por BC337 y los BC558 por BC327.
      Claro que esto depende de a cuánto más de 100 mA te refieres. Con los que te indico puedes llegar a unos 500 mA. Los transistores soportan mas, pero yo, personalmente, no pasaría de eso.

      Saludos,
      Juan

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