Chasis Escornabot en corte laser V3.0

Corte laser V3 para Escornabot pcb Singularis

YA HAY UNA VERSIÓN MAS ACTUALIZADA, la V3.1: 
https://www.thingiverse.com/thing:3690736
Dejo aqui la información de esta versión antigua, pero si alguien va a cortarse las piezas para hacerlo, le recomiendo la ultima versión!!!


En este post quiero explicar muchas cosas y quizá no todas sean del interés de todos los que lleguen aquí, así que empezaré por describir los apartados y contenidos para que puedas saltar directamente a lo que te interese:

1. Introducción. Que es Escornabot y por que crearle un diseño de corte láser
2. Crónica de la creación. Donde explico la experiencia, en qué punto estoy y planes futuros
3. Parte técnica. Enlace a Archivos DWG y explicaciones técnicas.
4. Licencia, retroalimentación, comunicación y colaboración

1- Introducción

Logo escornabot de Pablo Otero

Escornabot es un robot educativo que tiene movimientos simples, programables. Sirve para ayudar a peques o mayores a desarrollar la capacidad espacial, el pensamiento secuencial o trabajar la memoria. Es un proyecto totalmente abierto, quiere decir que todos los componentes son públicos. Dejo algunos enlaces útiles:
La página oficial del proyecto
La página del mayor Escorna Fan con mucha información útil

Además hay un grupo de frikis bastante amplio que documentamos y desarrollamos mejoras para el robot, propuestas didácticas, y en la medida de lo posible, a través del foro ayudamos a los que se embarcan en el proyecto y necesitan ayuda.
 
Ya hablé de mis primeras experiencias con Escornabot en un par de entradas de este blog con la crónica de la creación de mi primer Escornabot y la de su actualización y mejoras.
 
¿Por que es interesante crear una estructura o chasis para Escornabot en corte laser en lugar de impresión 3D cómo ideó originalmente el equipo creador del proyecto?
Hace poco he comenzado a trabajar con el equipo de Pensactius. Allá les encanta trabajar con la cortadora láser por su RAPIDEZ. Las piezas de un Escornabot tardan unas cuantas horas en imprimirse, mientras que un diseño de corte láser tarda apenas unos minutos. Si has de trabajar con grupos grandes, la diferencia de dedicación es abismal. Yo soy profesor de tecnología, si quiero hacer un número considerable de Escornabots a la vez con mis alumnos , necesitaré una gran cantidad de horas previas de impresión 3D, y si solo dispones de una impresora cutre, que si se le rompe el filamento pierdes el trabajo a medias si poder reanudarlo, la diferencia de horas de dedicación es abismal. Por eso, por su rapidez y comodidad, para mi uso como profesor, para los talleres de Pensactius y por supuesto, por el placer de ofrecerlo a la comunidad, decidí diseñar un chasis de corte láser para Escornabot.

 
2- Crónica de la creación.
 
Este ha sido mi primer diseño de corte láser. La cortadora láser me parecía una herramienta increíble, muy útil, y le tenía ganas. He tenido la suerte de que me hayan incorporado en el equipo de Pensactius y ahora puedo disponer de una cortadora láser, el sueño de cualquier maker-friki-creativo-bricolajero....
En el grupo de telegram de Escornabot, alguien preguntó por algún diseño de corte láser y Omar Fuentes, de México (@oi_fz en twiter) explicó que tenía a medias un diseño. Así fue como me decidí a acabar su trabajo. Su trabajo era para la versión DIY y yo tengo la versión Ogaki y intención de seguir trabajando con la Singularis así que decidí abandonar por completo su trabajo y empezar desde cero, pero desde aquí mi gratitud por compartir conmigo su trabajo y animarme a seguir con la idea.

El cuerpo
Al afrontar un diseño hay muchas variables a tener en cuenta: Estética, funcionalidad, facilidad de montaje, robustez... y no siempre es fácil compatibilizarlas o priorizarlas. Al principio, pensé en hacer lo más parecido posible a una réplica de las piezas del proyecto actual. Dividirlo en las mismas piezas: Porta-bola, sujeta-pilas, sujeta-motor, sujeta-pcb y ruedas. Las piezas serían compatibles con las de impresión 3D pudiendo hacerse un híbrido, substituir solo una pieza de un tipo por otra... veía en la compatibilidad una ventaja. Pero esto me llevó a un diseño bastante complejo. Conseguir colocar dentro de la madera roscas para poder atornillar una pieza a otra y hacerlo en una ubicación concreta, complicó bastante el diseño. Acabé una primera versión del sujeta-pilas, sujeta-motor y sujeta-pcb, pero no me gustó. El montaje era muy complicado, de muchas piezas y muy difícil de montar. Así que sin llegar a publicar la primera versión hice una segunda, en la que renuncié a la compatibilidad para crear un diseño mucho más fácil de montar. Una versión en la que estas 3 piezas e incluso los motores quedan ensamblados sin tornillos ni sin cola. Aunque no se podía compatibilizar estas 3 piezas por separado con las de impresión 3D respeté bastante el diseño de las piezas 3D originales, y eran compatibles con el porta-bola y las ruedas impresas 3D. De hecho, la versión 2 no tenía diseñado el porta-bola y era imprescindible añadir un porta-bola en impresión 3D. Finalmente, y en paralelo a la edición de esta entrada en el blog y una organización presentable de los diseños e información técnica me puse con el portabolas. Con la experiencia adquirida fué mucho más fácil y rápido de lo que me esperaba, y una vez más me encontré con una versión lista (V3) antes de publicar la anterior (V2). Y es que es muy difícil dar un diseño por acabado, siempre se te ocurren mejoras y esperas a hacerlas para publicar…he rehecho esta entrada ya varias veces y aquí escribo, a modo de compromiso conmigo mismo, que no evolucionaré el diseño hasta que este esté publicado!!!

Aqui unas imagenes de la V2, con pcb Singularis:

 

Para el diseño, primero trabajaba dibujando a mano en papel, y cuando tenía la idea clara lo dibujaba con el Draftsight. Después, al momento de dibujar, a veces descubría la necesidad de cambiar alguna cosa y así sobre la marcha iba ajustando. El trabajo de adaptar, de laminar volúmenes, de encontrar sistemas de sujección y encaje… me ha encantado! Han sido 3 días de mucha dedicación muy emocionantes.(3 días intensos para la V2.0 y después retocando, probando, pasando a v3 y ajustando...ratitos durante 2 semanas, ya que entre que hacia algo y podía probarlo siempre pasaba algunos días….)

De las primeras ideas a la que doy por buenas, después de dibujar hay que cortar las piezas, probar y donde se ve util o necesario mejorar, añadiendo detalles como: redondear algunas esquinas de las piezas que deben encajarse unas con otras para hacer el encaje más fácil, cambiar algunas cosas para eliminar zonas de ancho crítico, tan estrecho que amenazaban con romperse a la primera de cambio, o añadir marcas para facilitar el montaje. Ajusté el ancho de los hexágonos para que las tuercas entren a presión y se aguanten solas. Para ello corté diversos hexágonos, cada uno 0,05mm más estrecho por lado que el anterior y fui probando! 

Tambien descubri que habia que considerar el centro de masas. Con el diseño que hice, el escornabot no estaba bien equilibrado, "levantaba rueda" cada vez que arrancaba o se inclinava al frenar. Estava especialmente desequilibrado en el modelo ogaki, que la placa es muy larga y por algunos elementos como la clema de alimentacion, estaba muy limitado en como atornillarlo a la estructura y me quedó demasiado hacia alante y el fijar de otra manera la pcb era dificil. Así que decidi dar la vuelta a los motores. El eje del motor está hacia un lado de la pieza, colocando la masa del motor en el lado interno en lugar del externo, conseguí equilibrar el modelo sin mucho trabajo, por eso en mi modelo se colocan al reves que en el montage tipico de imnpresión 3D.

 

Las ruedas 
Una vez acabado el diseño del cuerpo central me puse con las ruedas. Esta vez, casi no usé papel, use un sistema divertido. Cargué la rueda para impresión 3D en Tinkercad, la seccioné y así pude estudiarla y tener la medidas sin recorrer al pie de rey (como había hecho con las otras piezas) Haciendo capturas de pantalla y dibujando encima a mano alzada diseñe la “solución técnica” para la sujección de la rueda al eje del motor. 

Finalmente, ya con el Draftsight he diseñado 3 modelos de ruedas diferentes:

* La primera (en la foto a la izquierdatiene) tiene el aspecto de la rueda original 3D de Xoan, pero tiene 3 capas que deben unirse con cola. Personalmente prefiero evitar el uso de la cola así que hice un par de diseños más sin cola. En la foto, arriba de la rueda, puede verse el pasador que contiene la rosca, que es comun a los 3 modelos

* La segunda (el de enmiedio en la foto) conserva también el aspecto de la rueda original de Xoan. Une las 3 capas con unos pasadores bien apretados (puedes ver el pasador encima de la rueda en la foto). Tan apretados que para ponerlos, se suda sangre y es fácil romper alguno al colocarlos. Ni lo intentes con contrachapado, solo es viable con mdf. Como los pasadores no tienen topes corren el riesgo de permitir que las capas se separen, aunque parece que funciona. De momento tengo una rueda montada con su junta de goma tórica puesta (que ejerce una presión de separación sobre las capas) desde hace 8 días y de momento todavía sigue perfecta y solo tiene 4 de los 5 pasadores, ya que uno se me rompió al intentar colocarlo y en ese momento no estaba en el local de la cortadora para hacer otra pieza. Por eso, ahora, en el doc con las piezas se recomienda cortar piezas de más por si se rompen, aunque después de la primera prueba, aumenté un poco el tamaño de los pasadores para reducir el riesgo de roturas.

* La última rueda (la de la derecha en la foto) es para mi la ideal, ya que no usa cola y tiene unas abrazaderas (en la foto la tiene arriba) que unen las 3 capas impidiendo definitivamente que se separen las 3 capas. Como al tener las abrazaderas ya cambia bastante el aspecto respecto a la rueda original de Xoan, en lugar de conservar su diseño, le he hecho un diseño propio. Tiene unos radios quizá demasiado estrechos, si veo que son delicados y se rompen los ensancharé, pero creo que el mdf es suficientemente resistente y no serà necesario. También descubrí que atornillar las ruedas era difícil, así que añadí un corte en la capa central para poder meter por ahí un tornavís, llave hexagonal, o lo que corresponda a los tornillos que uses

Presentación final
Algunas piezas, como los pasadores de las ruedas, son muy pequeñas, se caen al cortarlas y se confunden con otros restos, y cuesta localizarlos. Para facilitar identificar las piezas y porque si vas a hacer un taller con varias personas y les tienes que dar a cada uno un juego de piezas queda molón darle una maderita con todas las piezas enganchadas, he recortado 0.1mm por dos puntos de cada pieza, para que esta quede enganchada, pero se desenganche con facilidad con una ligera presión.Acabo de descubrir que para piezas grande puede ser insuficiente, asi que quiza mas adelante ensanche algun punto de union o añada mas puntos en piezas grandes

El futuro
Estaria bien ponerme con la versión DIY, pero supongo que tardaré en ponerme.

Para hacer el diseño más útil para la comunidad he hecho un portapilas estándar, pero en realidad yo con mis Escornabots uso una batería recargable 18650 para evitar el uso de pilas desechables y quiero hacer también la adaptación del portapilas para este tipo de batería y el circuito acondicionador (gestión de carga/descarga y step-up del voltaje). Pero lo que tengo más ganas de hacer, es algo menos funcional y más artístico: Un chasis para darle forma de coche, o quiza tambien de otras cosas, pero jugar ahora un poco con la parte estética - artística - creativa, o quizás afronte las dos cosas a la vez, un diseño artístico, con espacio interior versátil para alimentación AAx4 o 18650. Pero no lo empezaré hasta que no acabe de publicar este, palabrita del niño Jesús.

3- Parte técnica.

Los diseños de la V3 dan soporte para las piezas del cuerpo ruedas y sujección de pcb de los modelos Singularis y Ogaki. Sería el equivalente al cuerpo Compactus de Xoan Sampaiño. De momento no he hecho soporte para la versión Audacius o DIY.

Qué necesitarás: Los diseños están pensados para cortarlos en MDF 3mm. Necesitarás: 6 tornillos M3 con sus respectivas tuercas, 4 para fijar la pcb (largo12mm para la Ogaki, 14mm para la Singularis aunque si usas 16mm hay un truquillo que te harà la vida mas facil) , y 2 para las ruedas (largo10mm). Los motones se sujetan sin tornillos. Tambien necesitaras una junta tórica 63x57x3 de goma para cada rueda, igual que en las ruedas 3D.

Ajustando las piezas a tu cortadora: Estas piezas están cortadas y probadas con una cortadora laser americana muy precisa, una Epilog Zing (siento no poder dar detalles técnicos de resolución de corte, soy novato) y los resultados no son los mismos cuando las cortamos con otra cortadora china menos precisa que tenemos. Puede ser que tengas que ajustar alguna pieza según sea tu impresora. En el archivo “Todas las piezas” en algunas piezas he diferenciado las medidas originales, las que funcionarían de forma ideal, si no existiese perdida en el corte, de las adaptaciones a nuestra cortadora, pero en las piezas del chasis hay algunas modificaciones de lo ideal a lo adecuado en nuestra cortadora sin que estén las dos versiones. El hexágono para alojar tuercas ha sido “comprimido” por todos sus lados. La distancia modificada siempre ha sido 0.1mm, en todas las piezas excepto en el pasador porta tuerca y los pasadores de las ruedas que la extensión ha sido de 0.15 por cada lado.

Contenido de los archivos:
Verás que hay diferentes colores y una leyenda de los colores. Una capa celeste para cortar primero (los recortes internos de las piezas) y una blanca para el segundo corte. También hay una capa roja, de marcado. Debes ajustar a esta capa a valores que no lleguen a cortar la pieza, hacer solo un grabado! Los colores azul y naranja son informativos, NO deben cortarse

Corte laser V3 para Escornabot pcb Singularis

Todas las piezas V3.0:
En este archivo están todas las piezas diseñadas, una de cada, independientemente de las que se necesiten. Debajo de cada pieza indica en azul cuántas piezas de cada se necesitan. Están agrupadas por función, placa a la que dan soporte...no está pensado para ser el archivo de corte, si no para montar tu archivo de corte “ a la carta” desde aquí. Puedes hacerte tu archivo de corte seleccionando las que necesites o escoger uno de los archivos ya preparados para el corte.

• Debes usar las piezas comunes y escoger solo las piezas de la pcb que vayas a sujetar: Singularis o Ogaki.
• Para las ruedas hay 3 tipos (encoladas, con pasadores o con abrazaderas) y de algunas 2 diseños, el que imita la rueda de xoan del proyecto original Escornabot y uno propio. Cada rueda se hace con un conjunto de 3 piezas circulares además de las piezas auxiliares, y como necesitas un par de ruedas en total debes cortar 6 grandes piezas circulares, no te descuentes, 3 piezas diferentes, 2 de cada.
• Si te vas ha hacer tu propio documento de corte a partir de este, puedes usar los grupos de copias útiles en las que ya están repetidas la piezas las veces necesarias o en algunos caso algunas de mas de recambio.

Print V3.0 Ogaki i Print V3.0 Singularis

Son archivos que incluyen todas las piezas necesarias para aquella versión incluidas las ruedas adecuados como archivos de corte. (con los valores ajustados a la precisión de nuestra impresora). Las ruedas incluidas en los archivos son con la pinta de las diseñadas por xoan para Singularis y con otro aspecto en el archivo de ogaki. Si quieres una pcb con otras ruedas modifica tu mismo el archivo a partir del archivo Todas las piezas

Archivos *****-sujetas

Para mi son los mejores de cara a imprimir, son como los archivos anteriores, pero a cada pieza en 2 puntos les falta 0.1mm de corte, así la pieza útil queda enganchada y no cae por la rejilla al ser cortada. (las partes no útiles, si que se cortan completamente. Si no te gusta complicarte, comienza por probar con estos archivos tal cual y sólo si es necesario retoca para ajustar a tu cortadora. Para piezas grande los puntos de enganche pueden ser insuficientes, en futuras mejoras ensanchare algun punto de union o añadiré más puntos en piezas grandes  



DESCARGAS:

https://www.thingiverse.com/thing:3383712/files 


4- Licencia, retroalimentación, comunicación y colaboración

Por supuesto, estas piezas están publicadas con licencia creative commons y eres libre de usarlas como quieras respetando la licencia (Atribución y compartir igual) pero agradeceré cualquier feedback, ya sea simplemente que me compartas tu experiencia, que me avises de errores que detectes o que me hagas propuestas de mejora: ursusmandrosus@gmail.com

 

* PD: Si necesitas ayuda con Escornabot Ogaki, aqui tienes un par de documentos que podrian serte utiles:
Ayuda Software
Ayuda Hardware