Brazo robótico con cuatro mini servos: cómo funciona
Las cuatro articulaciones del brazo (base, hombro, codo y pinza), por qué la alimentación de los servos es lo que más problemas da, las dos formas de controlarlo con el joystick y cómo grabar y repetir movimientos.
Un brazo robótico de banco de trabajo con cuatro mini servos tiene cuatro grados de libertad: cuatro movimientos independientes. Es suficiente para tomar un objeto en un punto de la mesa y soltarlo en otro, y es el mismo razonamiento de un brazo industrial con seis articulaciones.
Las cuatro articulaciones
- Base. Gira todo el brazo alrededor del eje vertical: elige hacia qué lado apunta.
- Hombro. Inclina el brazo hacia adelante y hacia atrás: define el alcance y la altura.
- Codo. Dobla el antebrazo: ajusta la altura de la punta.
- Pinza. Abre y cierra.
Cada articulación es un mini servo, que gira de 0 a 180 grados y se queda quieto en el ángulo que recibió. Pero la pieza mecánica rara vez aprovecha los 180 grados. La pinza, por ejemplo, puede llegar al tope de su recorrido antes. Por eso el primer trabajo con un brazo nuevo es descubrir los límites de cada articulación: moverla despacio y anotar el ángulo en que hace tope.
La alimentación: donde falla casi todo brazo
Un mini servo quieto consume poco. En movimiento, y sobre todo cuando hace fuerza contra un obstáculo, la corriente sube a cientos de miliamperios. Cuatro servos a la vez superan con holgura lo que el puerto USB de la computadora y el regulador de la placa pueden entregar.
Los síntomas son conocidos: la placa se reinicia sola en medio del movimiento, el servo tiembla, el programa deja de responder al joystick. La solución:
- Fuente de 5 V aparte para los servos, de al menos 2 A.
- GND de la fuente unido al GND de la placa. Sin la referencia común, la señal de comando no se entiende.
- Un capacitor electrolítico (470 µF a 1000 µF) en los terminales de alimentación de los servos, para absorber los picos.
- Movimientos en pasos pequeños, en lugar de saltos de 0 a 180 grados. Además de aliviar la fuente, cuida los engranajes.
Dos formas de mandar con el joystick
Posición directa. El ángulo del servo es la posición de la palanca: palanca en el medio, servo en 90 grados; palanca al final, servo en 180. Es lo más simple de armar, pero el brazo vuelve al centro cuando usted suelta la palanca, y cualquier temblor de la mano se convierte en temblor del brazo.
Velocidad. La palanca indica hacia qué lado y con qué rapidez se mueve el servo. Palanca en el medio, el servo se queda donde está. Al empujarla, el ángulo sube de a poco en cada vuelta del programa. Así se controlan los brazos de verdad: usted lleva la punta hasta el lugar y suelta.
En el IDE de bloques, las dos existen como tarjetas: "Servo sigue al joystick" hace la posición directa, y "Joystick mueve el servo" hace el control por velocidad, con un límite mínimo y máximo de ángulo para cada articulación.
Grabar y repetir
Con dos joysticks, quedan dos botones libres, uno en cada palanca. Un uso clásico:
- Botón del joystick 1: graba la posición actual de las cuatro articulaciones y pita.
- Botón del joystick 2: repite las posiciones grabadas, una tras otra.
Es el principio de la "enseñanza manual" de muchos robots industriales: el operador lleva el brazo a los puntos y el robot los repite.
El ojo y la voz
El sensor ultrasónico al frente de la pinza mide la distancia hasta el objeto. Con él, el brazo deja de ser solo un control remoto y empieza a reaccionar: cerrar la pinza cuando algo llega a menos de 5 cm, o pitar cuando la mano de alguien se acerca. El buzzer es la respuesta: confirma la grabación, avisa el fin del programa, alerta del objeto cercano.
Para armarlo en el IDE
Abra el IDE de bloques, elija la placa y empiece por una sola articulación. Los artículos sobre el servo SG90 y el joystick analógico explican lo que sucede debajo de cada tarjeta.