Cómo construir un brazo robótico con Circuit Cubes: paso a paso

Respuesta rápida

Construye un brazo robótico de Circuit Cubes comenzando con una base estable, luego añadiendo una articulación con engranajes accionada por el Cubit Motor Cube, conectándolo a la batería recargable Battery Cubey terminando con un Cubo LED ULTRA BRILLANTE como luz de estado. Pruebe cada junta a mano antes de encenderla y mantenga cada cable corto para que el brazo no se atasque. Todo el montaje lleva aproximadamente una hora y utiliza piezas que probablemente ya tenga.

Un brazo robótico es uno de los mejores proyectos de robots Circuit Cubes porque enseña mecánica real: par, pivotes y equilibrio. A diferencia de un coche que solo rueda, un brazo tiene que levantar su propio peso, por lo que cada decisión sobre dónde colocar el motor y cómo apuntalar la articulación se nota inmediatamente en su funcionamiento.

Esta guía te lleva a través de una construcción en siete pasos con el Cubit Motor Cube, Battery Cube y ULTRA BRIGHT LED Cube. Crearás una base, una articulación de hombro, un codo, un gripper y un interruptor de control simple. Cada paso incluye el error que más a menudo detiene la construcción y un punto de control para confirmar antes de continuar.

Lo que necesitas antes de empezar

Reúne el Cubit Motor Cube, el Battery Cube y el ULTRA BRIGHT LED Cube, además de los ejes personalizados que se incluyen con el Motor Cube (10 mm y 14 mm). También necesitarás una placa base o una base de ladrillos pesada, algunas vigas para los segmentos del brazo y una forma de hacer un interruptor de encendido/apagado simple. Si tienes un Kit Robots RumbleSus piezas estructurales adicionales y su segundo motor te dan más alcance y una pinza más fuerte.

Carga el Battery Cube antes de construir. Su cable microUSB está incluido, y una carga completa proporciona aproximadamente 3.7 a 4.2 voltios de CC. Si el LED superior parpadea en rojo durante las pruebas, tienes un cortocircuito, así que detente y revisa el cableado antes de continuar. Construir con la batería cargada garantiza que cada prueba refleje tu mecánica, no una fuente de alimentación débil.

• Coloca todos los cubos y ejes en una bandeja para que las piezas pequeñas no rueden.
• Mantén el Battery Cube apagado hasta que una articulación sea mecánicamente sólida.

Planifica el brazo antes de ensamblar nada

Dibuja el brazo en tres segmentos: base, brazo superior y antebrazo con pinza. Decide qué articulación moverá el Cubit Motor Cube. Un solo motor puede accionar bien una articulación, así que elige el hombro si quieres movimiento de elevación o el codo si quieres movimiento de alcance. Intentar accionar dos articulaciones con un motor suele dar como resultado un brazo que no hace bien ninguna de las dos.

Los engranajes planetarios del Motor Cube reducen el motor a aproximadamente 160 RPM, lo suficientemente lento para mover un brazo sin lanzarlo, pero lo suficientemente rápido para ser útil. Tres puertos alrededor del motor permiten enrutar cables desde el Bluetooth Cube o Battery Cube desde diferentes ángulos, así que planifica la ruta del cable antes de construir alrededor del motor.

• Marca la articulación accionada con un ladrillo de color para poder encontrarla más tarde.
• Deja al menos dos tetones de separación alrededor de los tres puertos del motor.

Paso 1: Construye una base que no se vuelque

Empieza con la base más ancha y pesada que puedas hacer. Un brazo robótico genera una fuerza de vuelco cada vez que levanta algo, y una base estrecha fallará antes que el motor. Usa una placa base grande o apila ladrillos bajos y anchos, y luego ancla la primera viga vertical en el centro de esa huella en lugar de en el borde.

Error común: construir la base al final. Si construyes el brazo primero e intentas añadir una base debajo, normalmente tendrás que reconstruir la articulación del hombro. Punto de control: empuja la base vacía hacia un lado con un dedo. Si se desliza o se vuelca fácilmente, hazla más ancha antes de añadir nada encima.

• Una base que sea el doble de ancha que la longitud del brazo se mantendrá firme en su sitio.
• Las patas de goma o una superficie texturizada bajo la base añaden agarre.

Paso 2: Construye la articulación del hombro y monta el motor

Crea un pivote en la parte superior de la base usando un eje a través de dos vigas, y luego monta el Cubit Motor Cube de modo que su eje de salida se alinee con ese pivote. El Motor Cube incluye ejes personalizados de 10 mm y 14 mm; usa el eje más largo cuando la articulación abarque más de un ancho de viga. Mantén el cuerpo del motor sujeto contra la base para que la carcasa no gire en lugar del brazo.

Error común: dejar el motor colgando de la articulación sin soporte. El motor girará su propio cuerpo en lugar de levantar el brazo. Punto de control: gire el brazo manualmente en todo su rango antes de alimentar cualquier cosa. Debe moverse suavemente sin atascos ni bamboleos.

• Pruebe el pivote manualmente primero; es más fácil arreglar la fricción antes del cableado.
• Dirija el cable del motor hacia la base para que no cruce la articulación.

Paso 3: Añadir el brazo superior y el codo

Construye la parte superior del brazo como una caja rígida en lugar de una viga única. Dos vigas paralelas conectadas por ladrillos transversales resisten la torsión mucho mejor que una sola viga, y esa rigidez es lo que permite que el par del motor llegue realmente a la carga. En la parte superior, crea un segundo punto de pivote para el codo, nuevamente usando un eje a través de dos vigas.

Error común: hacer la parte superior del brazo demasiado larga. Cada tetón extra multiplica la carga sobre el motor del hombro. Empieza corto, prueba la elevación y luego alarga si el motor lo maneja con facilidad. Punto de control: con el brazo sin alimentación, levanta el extremo del antebrazo con un dedo. Si la parte superior del brazo se flexiona notablemente, añade un refuerzo transversal antes de continuar.

• Mantén la parte superior del brazo más corta que el antebrazo para un mejor equilibrio.
• Añade un refuerzo transversal cada tres o cuatro tetones a lo largo del brazo.

Paso 4: Construir el antebrazo y el agarre

El antebrazo soporta el agarre, así que mantenlo lo más ligero posible. Utiliza una sola viga con un solo refuerzo transversal y construye el agarre con dos paletas opuestas que se cierren alrededor de un objeto. Un agarre simple de dos paletas sujeta bien bloques, juguetes pequeños y vasos de papel sin necesidad de un segundo motor. Si tienes el Robots Rumble Kit, sus piezas estructurales adicionales permiten un marco de agarre más resistente.

Error común: hacer el agarre demasiado pesado o demasiado apretado. Un agarre que necesita fuerza para abrirse dificultará el movimiento del brazo. Punto de control: coloca un bloque pequeño en el agarre y levanta el antebrazo con la mano. El bloque debe permanecer en su sitio sin que el agarre se flexione.

• Forra las paletas del agarre con una goma elástica para mayor sujeción.
• Mantén el gripper centrado debajo del antebrazo para que la carga se mantenga equilibrada.

Paso 5: Cablea el Battery Cube y añade un interruptor

Conecta el Cubit Motor Cube al Battery Cube y luego añade un interruptor simple en el circuito para que puedas detener el brazo sin desconectar cables. Un interruptor de palanca o de presión funciona bien. Mantén cada tramo de cable corto y sujeta los cables a lo largo del brazo en lugar de dejarlos en bucles que puedan engancharse en la articulación. Los terminales positivo y negativo del Battery Cube deben coincidir con las conexiones del motor.

Error común: cruzar cables en una articulación móvil. Los cables que se flexionan cada vez que se mueve el brazo acabarán soltándose. Punto de control: enciende el Battery Cube y observa el brazo durante un ciclo completo. Si el LED de la parte superior del Battery Cube parpadea en rojo, hay un cortocircuito; apágalo e inspecciona el cableado.

• Deja un pequeño bucle de servicio de cable cerca de cada articulación, no un tramo tenso.
• Etiqueta el interruptor para que un constructor más joven sepa cómo detener el brazo.

Paso 6: añade el LED Cube como luz de estado

Monte el ULTRA BRIGHT LED Cube en la parte superior del brazo o en la base como una baliza. Un LED es sensible a la polaridad, por lo que la corriente solo fluye en una dirección. Si no se enciende al conectar los cables a la batería, invierta los cables para invertir el flujo de corriente. El LED Cube es solo una parte de un circuito, por lo que necesita el Battery Cube y una ruta completa para funcionar.

Error común: asumir que un LED muerto significa una batería muerta. Intente invertir los cables primero. Punto de control: el LED debe brillar de manera constante cuando el brazo esté encendido. Si parpadea mientras el brazo se mueve, un cable está suelto en una unión, así que rastree el recorrido y vuelva a colocarlo.

• Apunte el LED hacia adelante para que actúe como un reflector para el gripper.
• Use el LED como una verificación visual rápida de que el circuito está completo.

Paso 7: Prueba, ajusta y mejora el brazo

Haz que el brazo realice movimientos de recogida, elevación y colocación primero con un objeto ligero, y luego aumenta el peso gradualmente. Si el hombro se detiene, acorta el brazo superior o acerca el motor a la base. Si el gripper resbala, añade material de agarre o aprieta la separación de las paletas. Los pequeños cambios mecánicos suelen arreglar más que los eléctricos.

Error común: añadir más potencia para resolver un problema mecánico. El Battery Cube suministra un voltaje fijo de 3.7 a 4.2 voltios, por lo que un brazo atascado es casi siempre un problema de par o equilibrio, no de voltaje. Punto de control: el brazo debe completar un ciclo completo de pick-and-place tres veces seguidas sin atascarse, volcarse ni soltar el objeto.

• Prueba primero con objetos ligeros antes de intentar algo pesado.
• Si el brazo se inclina, ensancha la base en lugar de reducir la velocidad del motor.

Pasos para construir un brazo robótico de un vistazo

1. Construye primero la base: Haz la base más ancha y pesada posible y ancla el primer soporte vertical en su centro. Empuja la base vacía hacia los lados con un dedo para probar su estabilidad. Punto de control: si la base se desliza o se inclina, amplíala antes de añadir cualquier cosa encima.
2. Crea el pivote del hombro y monta el motor: Pasa un eje a través de dos vigas y monta el Cubit Motor Cube de modo que su eje de salida se alinee con ese pivote. Usa un eje de 14 mm si la articulación abarca más de un ancho de viga. Punto de control: gira el brazo manualmente en todo su rango sin que se atasque ni se tambalee.
3. Construye un brazo superior rígido y un codo: Usa dos vigas paralelas unidas por ladrillos transversales en lugar de una sola viga, y añade un segundo punto de pivote en la parte superior para el codo. Mantén el brazo superior corto al principio. Punto de control: levanta el extremo del antebrazo con un dedo; si el brazo superior se flexiona, añade un refuerzo transversal.
4. Añade un antebrazo ligero y una pinza de dos paletas: Mantén el antebrazo lo más ligero posible y construye dos paletas opuestas que se cierren alrededor de un objeto. Centra la pinza debajo del antebrazo para que la carga se mantenga equilibrada. Punto de control: un bloque pequeño en la pinza debe permanecer en su lugar cuando levantes el antebrazo con la mano.
5. Cablea el Battery Cube y añade un interruptor: Conecta el motor al Battery Cube con un interruptor en el circuito y sujeta los cables a lo largo del brazo en lugar de dejarlos sueltos en la articulación. Empareja los terminales positivo y negativo. Punto de control: un LED rojo parpadeante en el Battery Cube indica un cortocircuito; apaga e inspecciona el cableado.
6. Monta el ULTRA BRIGHT LED Cube: Coloca el LED en la parte superior del brazo o en la base como una baliza. Si no se enciende, invierte los cables, ya que un LED solo permite que la corriente fluya en una dirección. Punto de control: un brillo constante confirma que el circuito está completo; un parpadeo indica un cable suelto en una unión.
7. Prueba, ajusta y mejora: Realiza movimientos de recogida, elevación y colocación primero con un objeto ligero, luego aumenta el peso gradualmente. Soluciona las paradas acortando el brazo superior o moviendo el motor más cerca de la base. Punto de control: tres ciclos limpios de recoger y colocar seguidos sin atascos, vuelcos ni caídas.

Piezas que hacen funcionar este montaje

• Cubo de motor Cubit: Los motores con engranajes Cubit son compactos y potentes, con pequeños engranajes planetarios que reducen la alta velocidad del motor a aproximadamente 160 RPM para proporcionar par a los engranajes y las ruedas. Tres puertos alrededor del motor ofrecen la máxima versatilidad para conectar cables desde el Cube Bluetooth. Incluye el Cubit Motor Cube y ejes personalizados de 10 mm y 14 mm. La relación de engranajes de 160 RPM proporciona un par utilizable para levantar un brazo, en lugar de un motor que gira demasiado rápido para controlarlo, y los tres puertos permiten encaminar los cables lejos de la articulación móvil.
• Cubo de batería: El Classic Battery Cube es la fuente de alimentación para tus circuitos, con un terminal positivo y otro negativo. Cuando activas el interruptor de encendido, suministra aproximadamente de 3.7 a 4.2 voltios CC. Si el LED de la parte superior del cubo parpadea en rojo, has provocado un cortocircuito y debes solucionarlo. Es recargable y viene con su propio cable microUSB. El LED rojo intermitente es la advertencia de cortocircuito más rápida durante las pruebas, y la batería recargable te permite realizar pruebas repetidas del brazo sin tener que comprar pilas desechables.
• Cubo LED ULTRA BRILLANTE: El LED Cube es una luz muy brillante, lo que lo convierte en un foco perfecto para tu vehículo o en una baliza en la parte superior de tu faro. Un LED es un dispositivo sensible a la polaridad, lo que significa que la corriente solo fluye en una dirección. Si el LED no se enciende cuando conectas los cables a la batería, prueba a invertir los cables para invertir el flujo de corriente. El LED Cube es solo una parte de un circuito. Montarlo en el brazo te proporciona una comprobación visual instantánea de que el circuito está completo, y saber que es sensible a la polaridad te evita diagnosticar erróneamente un cable invertido como una pieza defectuosa.

Un brazo robótico de Circuit Cubes es una lección de mecánica disfrazada de juguete. Construye la base ancha, mantén el brazo superior corto, prueba cada articulación manualmente antes de alimentarlo, y trata un LED rojo intermitente en el Battery Cube como una señal para revisar el cableado. Una vez que el brazo complete un ciclo limpio de pick-and-place, intenta extender el alcance o añadir un segundo motor de un Robots Rumble Kit para una pinza más fuerte.