Robot Panoramico XS (diseño mecánico)

Todo empezó un 10 de enero con unos retales de cartón de la caja de cereales, un metro, un boli y poca cosa mas para realizar un esbozo de lo que seria mi nuevo robot panoramico XS.

Queria hacerlo lo mas pequeño posible por lo que tocaria estrujarse la cabeza en cuanto a materiales y diseño. También tocó investigar con el Sr. Google. Este robot se "parecería" al EPIC Pro pero gestionado por Arduino.

La primera medida seria el ancho del robot, por lo que coji la camara de batalla (la Nikon d5200) y medí la distancia que hay entre el centro de la rosca de 1/4" de fijación que hay en la parte inferior y el extremo de la camara más lejano en su plano horizontal (distancia d1). Esta seria la distancia a multiplicar por dos que me marcaria la mínima anchura. El punto dónde esta fijada la rosca tiene que estar en línea con el eje de rotación horizontal.

También busqué la distancia que hay desde la base de la cámara hasta el centro del sensor de la misma, esta distancia d2 corresponderá con el eje de rotación vertical.

Finalmente hay otra distancia que la determiné un poco a lo loco: la profuncidad a la que deberia colocar la camara para que quedase el punto nodal bién centrado. Si soys nuevos en este blog, buscar en post anteriores el tema del punto nodal. Yo lo dejé a la misma distancia d3 del anillo de enfoque del Nikkor 18+200 acoplado al cuerpo.

Ya tenia tres medidas claras, y un diseño del balancín.

Siguiendo en la soportación del balancín sólo faltaba determinar la altura del eje de rotación, cuanto más arriba mejor, pero eso va en contra de optimizar el tamaño. Mediante los cartones iva proyectando como quedaria todo y calculando las posibilidades. Acabé determinando una altura del eje de rotación a unos 200 mm de la base con lo que conseguiria en el peor de los casos unos 45º de inclinación verticales que deberian servir para la mayoria de los proyectos fotográficos.

Ahora queria hacer que basculara todo al estilo balancín desde el eje de rotación vertical, por lo que tenia claro que la anchura de la soportación del balancín sería algun centimetro mas de ancho, por lo que ya tendria otra cota: el ancho teorico del robot, y ya puestos si el robot tiene que girar, esta cota también deberia ser el largo del mismo. Lo friki-ideal sería una caja redonda para ganar unos grados, pero a dia de hoy aun no existen pantallas del tipo oLed que pudiera acoplar en el Arduino, por lo que pasemos a la opción basica: caja cuadrada!

Llegado este punto empecé a buscar cajas metalicas...que odisea! en las tiendas de electrónica de mi ciudad no me convencian las que tenian. De vuelta a casa y a googlear hasta encontrar cajas eléctricas por lo que luego se me pasó por la cabeza en ir a una tienda de material eléctrico pensando encontrar una caja de mi gusto cuando faltaban pocos minutos para que cerraran la misma un sábado al mediodia. Después de plantear mis exigencias al vendedor y enseñarme varios catalogos (dónde este un catalogo en papel que se quiten los buscadores de internet!) me dijo "calla...tengo el catalogo de RS!" , este me suena muuucho. Alli busquemos la caja y me apunté la referencia para luego buscarla ya filtrada en su web, y así es como elejí la caja.

En la misma web de RS-amidata pude descargar los planos mecánicos, parecia bonita, de fundición de aluminio por lo que seria fácil de mecanizar. La busco y la encuentro por eBay, ya sólo faltaba esperar. Seria una Hammond 1590HFB (en la siguiente foto aparece un poco "distorsionada" ya que es cuadrada en dos de sus ejes).

Como que me habia lanzado , también adquirí gran parte del material restante y tras unos dias de "paro"  esperando la caja fuí mecanizando el balancín.

Una vez llegó la caja y los rodamientos de bolas ya podia empezar a agujerear. Para hacer estos agujeros utilicé una broca piramidal adquirida también en eBay.

Con estas brocas es dificil provocar enganchadas , cosa que con las brocas típicas cuando hacemos agujeros en planchas con poco espesor es muy fácil que se nos enganchen los labios de esta y nos provoque unos agujeros que no sean redondos (y cuando lo haces encima del marmol de la cocina aun mas!).

Primero llegaron los rodamientos de bola, muy utiles para no cargar el peso y fricción de todo el mecanismo sobre el motor. Tras marcar el centro de la caja y realizar una circunferencia con centro a este punto ya podia empezar a agujererar la caja para colocar a estos.

En la siguiente imagen se observa el "colador" , la caja con su infinidad de agujeros.

Luego llegó un motor que tenia que servir para hacer la rotación horizontal pero tras agujerear la caja y empezar a hacer pruebas me di cuenta que no tendria fuerza suficiente, por lo que deberia pasar a buscar otro motor...problemón !

Los motores NEMA-17 suelen medir unos 42 mm de alto, y la caja tiene una altura de unos 60 mm. Habia espacio suficiente para alojarlo, lástima que yo queria un motor con reductora. Despues de buscar en stepperonline y varias webs semejantes me encontré que ninguno de ellospodia alojarlos por su altura, hasta que un dia acabé encontrando unos que me entrarian (ver el post anterior de la lista de la compra).

Luego llegó la pantalla...más bricolaje! esta vez con la caladora y con la ayuda de mi madre! La pantalla hacia la misma altura que el interior de la caja. Poco a poco , agujereando todo y quedando bastante compacto.

Llegados este punto tuve que cargarme con un "disco" (la mola) el nervio central que hay en la mitad de cada costado en su interior ya que molestaba a la hora de colocar la pantalla . Por cierto , la pantalla hace la misma altura que el interior de la caja. Hay que calcular bien para que nos quede bien centrada.

En el lateral un par de agujeros mas para colocar los conectores tipo DB-9 (los míticos del puerto série).

Luego fué hora de fijar el resto de componentes electronicos , y de hacer un agujero para que saliera la cabeza del Joystick, este lo desmonté de un nunchuck de la wii que no utilizaba, al fín y al cabo es un doble potenciometro de 10Kohms.

Otro agujero mas para el pulsador , y otros mas y la base-caja ya estaba mecanicamente lista.

Ya sólo quedaba fijar los componentes electrónicos.

Mecanicamente sólo faltaba hacer la soportación del balancín que seria igual de ancho que la caja , creo que viendo alguna imagen será más fácil que no explicarlo.

En el balancín , al igual que el soporte, tienen unos agujeros de 8mm. que es realmente el eje de rotación. En el lado del motor, hay un tornillo de M8 fijado al balancín bien estampado de manera que si en el extremo del tornillo lo movemos, también levantamos el balancín. En el otro lado del balancín el eje es un simple tornillo pasante que hace la funcion de guia. Lo ideal seria poner unos rodamientos en los ejes del soporte de balancín pero por temas de medidas acabé montando unos pasamuros de fontaneria de latón asi ganaba rigídez y precisión. Al ser de latón se pueden gastar con facilidad debido al rozamiento, pero creo que va a durar una buena temporada, y cuando den problemas, se va a por otros a la tienda de fontaneria!

Una vez tenia la soportación del balancín realizada y tras sus dobles a 90º y haber pasado la caladora para "regatear" algo de peso y darle un poco de forma más bonita fué la hora de adaptar el otro motor encargado del movimiento vertical del balancín. Para realizar la transmisión utilizaría una correa tipo GT2 (las que usan en las impresoras Prusa 3-D) , y unas poleas de 36 dientes serán las encargadas de transmitir el movimiento. Como que los ejes del motor son de 8mm al igual que el eje de rotación vertical (tornillos de M8) , las poleas tienen que ser con un diametro interior de 8.

La correa venia abierta, con una longitud de 2 metros y yo apenas necesitaba 300mm. Siempre hay la opción de comprarla cerrada y evitarnos algun problema, pero salia mucho mas cara. Yo opté por recortarla y cerrarla mediante el amigo loctite invertiendo un trozo de correa de unos 5 cms. De momento aguanta...

Finalmente habia que montar un soporte para fijar el soporte del balancín al eje del motor horizontal. Este puede ser un "redondo" al que deberiamos montar un sistema roscado a ser preferible que atacara sobre el eje del motor.

Una vez llegado a este punto, ya sólo faltaba soldar y programar, pero para ello intentaré otro dia realizar el esquema simple...eso sí , me repito: esto no es un tutorial paso a paso, podeis "copiar" pero el ingenio de cada uno hará que quede y funcione vuestro invento mejor o más bonito.

DIY !