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