Centro de giro y centro geométrico en Escornabot

Cuando realizaba mis diseños para corte laser del chasis de Esconabot me encontré con la distribución del peso no era muy adecuada, el centro de masas no quedaba a mitad de camino entre el eje motor y la bolaloca, que habría sido lo más estable, más bien quedaba situado hacia el eje motor, así que podía "caerse" (bajar su parte delantera) con facilidad. Al frenar y arrancar, se le notaba inestable.

Pronto me di cuenta de que el motor 28BYJ-48 tiene el eje descentrado, de forma que la mayoría de la masa del motor queda a un lado del eje. Ingenuo de mi, pensé que girándolo, solucionaría el problema.

Al girarlo, y pasar de la foto de la izquierda a la de la derecha, la mayoría de la masa del motor del eje pasa de un lado al otro del eje, la segunda es efectivamente más estable, hay mas distancia entre los dos puntos de apoyo del robot en el suelo (la bolaloca y el punto de las ruedas alineado con el eje) y la mayoría de la masa está entre estos 2 puntos, pero hay un problema inesperado, el centro de rotación del robot se desplaza muy lejos del centro geométrico de la figura. Y al usarlo en una alfombrilla se descuadra, así que tuve que poner atención al tema y descubrí algunas cosillas que aprovecho para compartir por aquí.

 
SINGULARIS:
Cuando Escornabot gira, lo hace moviendo ambas ruedas en sentido inverso, de esta manera rota sobre sí mismo, sin desplazarse. Rota sobre el punto situado a mitad de distancia entre los ejes de los dos motores. En el manual de montaje, ya nos indican que coloquemos el eje hacia el lado interior.

Un Singularis montado según las instrucciones nos queda así:

En el siguiente dibujo se puede ver una planta de un escornabot singularis:

El punto azul es el centro de rotación del robot, es el punto que no se desplazara en el giro. El punto verde es el centro geometrico del robot y el punto rojo es el centro de la placa.

Cuando colocamos un escornabot en una alfombrilla podemos hacerlo de diferentes maneras. Lo que parece más logico, mas intuitivo para un niñ@ es que coloque el robot centrado en la casilla, asi que lo normal es que coloque en el centro de la casilla el punto verde, aunque es posible que la placa llame mas su atencion y se fije mas en la placa y lo centre en el punto rojo, pero lo que parece claro es que lo colocara centrando el robot al rededor de los puntos verde y rojo. Que pasara?

Si el robot se coloca como en la figura de la izquierda, al girar 90 grados queda como en la figura de la derecha. La rueda quedará pegada a uno de los lados, ya no estará tan centrado, y quedará un poco avanzado. Cuando vuelva a girar para el otro lado, este desfase quedara compensado y quedará de nuevo centrado. Como no tenía un singularis para comprobarlo, le pedí a Pablo Rubio https://pablorubma.cc/ unos videos que amablemente grabó y me envió, y efectivamente confirmé la teoría:

El error es poco, y el resultado es plenamente funcional y maravilloso como todos los escornafans sabemos, pero se podría solucionar haciendo coincidir el centro de giro con el centro geométrico.

Podemos colocar el robot centrando, fijarnos en el punto de contacto de las ruedas en el suelo y hacer que este punto sea la mitad del cuadrado:

Así, siempre correrá por el centro del cuadrado, pero siempre se verá in poco avanzado!

Lo mejor es hacer coincidir los centros!!!

En el caso de singularis, colocar la pieza de motores al revés de como nos dicen tiene consecuencias desastrosas, alejamos el centro de giro 2 centimetros más del centro geométrico y si con 14mm se notaba, pero era aceptable, con 34mm es demasiado!

PROPUESTA DE MEJORA: Pues sin tener un singularis para medir ni una impresora 3D a mano, se me hace difícil probarlo, pero creo que la pieza de sujeción de la placa se podría modificar para que sujete la placa más avanzada y no tan tirada para atrás. Hay que desplazarlo 10-11 milimetros. Quizá no se pueda hacer modificando solo esa pieza, pues de seguida dejaríamos al descubierto el sujeta pilas, pero por aquí igual podemos recortar 5 o 6 milimetros. Por otro lado podríamos recortar el sujeta pilas (no mucho, porque de seguida el porta pilas chocaría con los motores, pero igual podemos acortar 3 o 4 milímetros más! Dificilmente consigamos cubrir los 14milimetros que necesitariamos para que ambos centros coincidiesen, pero seguro que se puede mejorar bastante!

Alguien se anima a probarlo?

DIY:

Mientras que Pablo con paciencia de santo me enviaba los videos fotos y medidas que le pedía me dice:  Parece como si el DIY fuese más centrado, pero no puede ser, no? Son las mismas piezas!
Pues sí, sí puede ser. Aunque la sujeción de motores, bola loca y porta pilas sean los mismos, la PCB, que es lo que nos da la dimensión final del robot, es diferente. Mirando este modelo 3D de GReynaga de la versión DIY, lo he pues perfil y aquí lo tenéis:

Además de admirar lo molón y compacto que es, podremos ver que el punto de contacto de las ruedas con el suelo, es decir, la línea donde están los ejes, el centro de rotación queda en la mitad del robot, en este modelo centro geométrico y centro de rotación coinciden y por eso siempre va bien centradito.

OGAKI:
En el caso de Ogaki, en sus instrucciones nos dicen que coloquemos los motores al revés de como se nos pide en Singularis.

En este diseño, colocarlos de una manera u otra no varía mucho, ya que la sujeción de motores queda en el centro de la placa:

En la imagen de la izquierda, montado tal como nos indican las instrucciones de Abierto cc, nos queda desplazado 10mm, en la imagen de la derecha colocándolo al revés de como nos indica nos queda desplazado 8mm.
En el caso de Ogaki, el centro de la placa y el del robot es el mismo, por eso coinciden el punto verde y el rojo. Pero el Azul, que es el centro de giro, aunque menos descentrado que en Singularis también está descentrado.

En el caso de Ogaki, la colocación en la alfombrilla ya es un poco extraña porque los cuadrados son de 10cm, pero su placa hace 11cm, así que es imposible colocarlo completamente dentro del cuadrado. Partiendo de que colocamos los motores al revés de como nos indican (para estar solo 8mm descentrados y no 10) este es el error que observamos en giros de 90º y 180º:

PROPUESTA DE MEJORA: Pues en este caso si se ve fácil conseguir centrarlo exacto, colocamos los motores al revés de sus instrucciones, como si fuese un singularis, como en la foto de la derecha y retocando el soporte de cpu, desplazándolo 8mm como indica la imagen:

Si os fijáis en la foto de mas arriba, en las 2 colocaciones de motor con la placa ogaki, veréis que si lo desplazamos la clema de alimentación chocaría contra el soporte del motor, así que habría que soldarla por la parte de arriba.

Venga maestros diseñadores/impresores 3d, quien se anima?

Yo por mi parte, me pongo a retocar mis diseños de chasis escornabot para cortelaser.
Cualquier corrección, aportación o comentario sobre este articulo será bienvenido!