ROBOT COMPLETO
Robot Recolector
Plataforma móvil equipada con orugas, brazo robótico, pinza recolectora y sistema de visión mediante ESP32-CAM.
1. Descripción general del robot
El robot recolector está diseñado para desplazarse mediante dos sistemas de oruga, incorporar un brazo robótico articulado y utilizar una pinza para recoger objetos.
El sistema está dividido en dos partes principales:
Arduino UNO
Control del robot
Control del robot
→
L298N
Motores de tracción
Motores de tracción
+
Servomotores
Brazo y pinza
Brazo y pinza
La cámara ESP32-CAM funciona como un segundo sistema electrónico independiente dedicado a la adquisición y transmisión de imágenes.
2. Modificación del diseño original
✓ SE INCORPORA ESP32-CAM
La ESP32-CAM se instala en la parte superior/frontal del robot para proporcionar visión de la zona de recolección.
La ESP32-CAM se instala en la parte superior/frontal del robot para proporcionar visión de la zona de recolección.
Arquitectura final
Batería 11.1 V
→
Arduino UNO
→
L298N
→
Motores DC
Batería / 5 V
→
ESP32-CAM
→
Wi-Fi
→
Villa Automation
3. Lista de materiales
| N.º | Componente | Cantidad | Función |
|---|---|---|---|
| 1 | Chasis base | 1 | Estructura principal |
| 2 | Brazo eslabón 1 | 2 | Movimiento del brazo |
| 3 | Brazo eslabón 2 | 2 | Articulación |
| 4 | Brazo eslabón 3 | 2 | Extensión del brazo |
| 5 | Arduino UNO | 1 | Control principal |
| 6 | L298N | 1 | Control de motores DC |
| 7 | Servomotor MG996R | 4 | Movimiento del brazo y pinza |
| 8 | Motor DC con reductora | 2 | Tracción izquierda/derecha |
| 9 | Orugas | 2 | Desplazamiento |
| 10 | Pinza / garra | 1 | Recolección |
| 11 | Batería 11.1 V | 1 | Alimentación |
| 12 | ESP32-CAM | 1 | Visión y monitoreo |
| 13 | Fuente/regulador 5 V | 1 | Alimentación ESP32-CAM |
| 14 | Interruptor general | 1 | Encendido del robot |
4. Construcción del chasis
1 Preparar la base
Cortar y preparar la plataforma principal del robot. La base debe permitir colocar los motores, batería, Arduino, controlador L298N y electrónica.
2 Instalar los soportes laterales
Colocar los soportes para los motores DC en ambos lados del chasis.
3 Instalar motores
Instalar un motorreductor en el lado izquierdo y otro en el lado derecho.
4 Instalar las orugas
Colocar las ruedas motrices y las ruedas de apoyo. Posteriormente montar las dos bandas de oruga.
5. Construcción del brazo robótico
5 Montaje de la base giratoria
Instalar el primer servomotor en la plataforma central. Este servo proporciona el movimiento de giro de la base del brazo.
6 Instalar el primer eslabón
Fijar los dos brazos laterales mediante los pines de articulación.
7 Instalar el segundo eslabón
Conectar el segundo conjunto de brazos mediante los puntos de articulación.
8 Instalar el tercer eslabón
Montar el extremo del brazo donde posteriormente se colocará la pinza.
9 Instalar la pinza
Fijar la garra al extremo del brazo y conectar el servomotor encargado de abrir y cerrar la pinza.
6. Instalación de los servomotores
| Servo | Función |
|---|---|
| Servo 1 | Giro de la base |
| Servo 2 | Movimiento del hombro |
| Servo 3 | Movimiento del codo |
| Servo 4 | Apertura y cierre de la pinza |
Antes de colocar definitivamente los brazos, llevar cada servomotor aproximadamente a su posición central para evitar que la articulación quede forzada durante la calibración.
7. Instalación de la electrónica
10 Instalar Arduino UNO
Fijar el Arduino UNO en la zona protegida del chasis. Debe quedar accesible para mantenimiento y programación.
11 Instalar L298N
Colocar el controlador L298N cerca de los motores para reducir la longitud de los cables de potencia.
12 Conectar motores
Conectar el motor izquierdo a la salida correspondiente del L298N y el motor derecho a la segunda salida.
8. Conexiones principales del Arduino UNO
| Elemento | Arduino UNO |
|---|---|
| Servo base | D3 |
| Servo hombro | D5 |
| Servo codo | D6 |
| Servo pinza | D9 |
| L298N ENA | D10 |
| L298N IN1 | D11 |
| L298N IN2 | D12 |
| L298N IN3 | D7 |
| L298N IN4 | D8 |
IMPORTANTE:
Los pines y conexiones del antiguo HC-05 quedan eliminados. No debe existir ningún cable entre Arduino UNO y HC-05.
Los pines y conexiones del antiguo HC-05 quedan eliminados. No debe existir ningún cable entre Arduino UNO y HC-05.
9. Instalación de la ESP32-CAM
La ESP32-CAM se instala como sistema independiente de visión. Su función principal es capturar imágenes de la zona situada delante de la pinza.
13 Preparar la cámara
Instalar la cámara OV2640 en la ESP32-CAM y verificar que el flex de la cámara esté correctamente insertado.
14 Fabricar soporte
Fabricar un pequeño soporte de acrílico o aluminio y fijarlo en la parte frontal/superior del robot.
15 Orientar la cámara
La cámara debe apuntar hacia la zona de trabajo de la pinza, de modo que el operador pueda observar el objeto que será recolectado.
16 Alimentar ESP32-CAM
La ESP32-CAM debe recibir una alimentación estable. Se recomienda utilizar un regulador/fuente de 5 V adecuada para la placa.
10. Conexión de alimentación de la ESP32-CAM
BATERÍA 11.1 V | | REGULADOR 5 V | +---------------- ESP32-CAM | GND | GND COMÚN DEL SISTEMA
No se debe conectar directamente una batería de 11.1 V al pin de alimentación de 5 V de la ESP32-CAM.
La alimentación de motores y servomotores debe dimensionarse de acuerdo con su consumo. Los servomotores de alto torque pueden generar picos importantes de corriente.
11. Configuración Wi-Fi de la ESP32-CAM
17 Programar ESP32-CAM
Programar la ESP32-CAM utilizando Arduino IDE. Para una placa AI-Thinker se debe seleccionar el modelo de cámara correspondiente al hardware utilizado.
18 Configurar red Wi-Fi
Introducir en el programa de la ESP32-CAM el nombre de la red Wi-Fi y su contraseña.
19 Comprobar transmisión
Una vez conectada a la red, comprobar que la cámara entregue correctamente la imagen mediante el sistema web configurado.
12. Monitoreo mediante Villa Automation
El sistema de visión del robot será supervisado mediante la plataforma web de Villa Automation:
La página de Villa Automation presenta actualmente el proyecto como un sistema de visión para el robot recolector, con estado de cámara, análisis de escena, contador de objetos detectados y galería de capturas.
ESP32-CAM
→
Wi-Fi
→
Servidor / Plataforma
→
Navegador
13. Funcionamiento del sistema de visión
20 Captura
La ESP32-CAM captura la escena ubicada delante del robot.
21 Transmisión
La imagen se transmite mediante Wi-Fi hacia el sistema de monitoreo.
22 Monitoreo
El operador abre la plataforma web de Villa Automation para visualizar el estado de la cámara y las imágenes.
23 Recolección
El operador utiliza la información visual para posicionar el robot y accionar el brazo hasta colocar la pinza sobre el objeto.
14. Arquitectura electrónica final
┌─────────────────────────┐ │ BATERÍA 11.1 V │ └────────────┬────────────┘ │ ┌────────────────┴─────────────────┐ │ │ ▼ ▼ ┌───────────────┐ ┌───────────────┐ │ REGULADOR │ │ L298N │ │ 5 V │ │ MOTOR DRIVER │ └───────┬───────┘ └───────┬───────┘ │ │ ▼ ┌────────┴────────┐ ┌───────────────┐ ▼ ▼ │ ESP32-CAM │ MOTOR IZQUIERDO MOTOR DERECHO │ OV2640 │ └───────┬───────┘ │ │ Wi-Fi ▼ ┌─────────────────────┐ │ VILLA AUTOMATION │ │ MONITOREO WEB │ └─────────────────────┘ ┌──────────────────────────────┐ │ ARDUINO UNO │ │ │ │ Servo 1 → Base │ │ Servo 2 → Hombro │ │ Servo 3 → Codo │ │ Servo 4 → Pinza │ └──────────────────────────────┘ ❌ HC-05 ELIMINADO ❌ BLUETOOTH ELIMINADO
Galería del Robot Recolector
Principales componentes mecánicos y electrónicos utilizados en la construcción del robot recolector de Villa Automation.
MECÁNICA
Chasis y Orugas
Estructura principal del robot, motores DC con reductora, ruedas de transmisión y bandas de oruga.
BRAZO ROBÓTICO
Brazo Articulado
Sistema formado por varios eslabones articulados accionados mediante servomotores.
RECOLECCIÓN
Pinza Recolectora
Garra instalada en el extremo del brazo para sujetar y transportar objetos.
CONTROL
Arduino UNO + L298N
Arduino UNO realiza el control principal mientras el L298N controla los motores de tracción.
VISIÓN
ESP32-CAM
Sistema independiente encargado de capturar y transmitir imágenes mediante Wi-Fi.
15. Pruebas antes de operar
Prueba 1 — Motores
Levantar el robot del suelo y comprobar que ambas orugas giren correctamente.
Prueba 2 — Servomotores
Probar individualmente base, hombro, codo y pinza.
Prueba 3 — Pinza
Abrir y cerrar la pinza varias veces sin carga.
Prueba 4 — Cámara
Encender la ESP32-CAM y verificar que la imagen llegue correctamente al sistema de monitoreo.
Prueba 5 — Wi-Fi
Comprobar que la cámara permanezca conectada a la red durante el desplazamiento del robot.
Prueba 6 — Recolección
Colocar un objeto liviano delante del robot y comprobar el ciclo completo: aproximación, posicionamiento del brazo, cierre de pinza, levantamiento y traslado.
16. Recomendaciones de seguridad
- Desconectar la batería antes de modificar el cableado.
- No alimentar directamente la ESP32-CAM con 11.1 V.
- Mantener separados los cables de potencia de los cables de señal cuando sea posible.
- Utilizar una fuente/regulador de 5 V correctamente dimensionado para la ESP32-CAM.
- Comprobar la polaridad antes de conectar la batería.
- Realizar las primeras pruebas del brazo sin objetos pesados.
- No colocar las manos cerca de las orugas o articulaciones durante las pruebas.
- Colocar un interruptor general accesible.
17. Secuencia de funcionamiento del robot
1.
Encender robot
Encender robot
→
2.
ESP32-CAM inicia
ESP32-CAM inicia
→
3.
Conexión Wi-Fi
Conexión Wi-Fi
→
4.
Monitoreo
Monitoreo
5.
Detectar objeto
Detectar objeto
→
6.
Posicionar robot
Posicionar robot
→
7.
Mover brazo
Mover brazo
→
8.
Cerrar pinza
Cerrar pinza
9.
Levantar objeto
Levantar objeto
→
10.
Transportar
Transportar
→
11.
Depositar
Depositar
→
12.
Repetir ciclo
Repetir ciclo
18. Configuración final del proyecto
| Sistema | Componente | Función |
|---|---|---|
| Control | Arduino UNO | Control de movimiento y brazo |
| Tracción | L298N | Control de los dos motores DC |
| Brazo | 4 × MG996R | Base, hombro, codo y pinza |
| Movimiento | 2 × motorreductor | Orugas |
| Visión | ESP32-CAM | Captura de imágenes |
| Comunicación | Wi-Fi | Transmisión de cámara |
| Monitoreo | Villa Automation | Visualización web |
| Bluetooth | NINGUNO | Eliminado del diseño |