Diseñar el chasis de un robot no es una cuestión trivial. Hay muchos factores que se deben tener en cuenta: la forma, el tamaño, el peso, el material de fabricación, la distribución del peso, la separación de las ruedas, la altura del chasis con respecto al suelo, etc. Todos estos factores van a influir en el movimiento del robot, en la manera en que toma las curvas y sale de ellas. Para saber de forma exacta cómo influyen todos estos parámetros, necesitaríamos hacer una análisis mecánico muy complejo, por lo que en principio vamos a fabricar nuestro chasis basándos en tres reglas básicas:

1.- Hacer el chasis lo más ligero posible. El motivo es que vamos a utilizar unos motores muy rápidos pero que tienen muy poca fuerza, por lo que no serían capaces de mover un chasis pesado. Ojo, cuando hablamos de ligero, nos referimos a que nuestro robot puede pesar como máximo 120 gramos!! Por eso es muy importante elegir correctamente el material de fabricación.
2.- Alejar los sensores del eje de tracción del robot. Esto permitirá al robot "ver" con antelación cómo es el circuito, detectar las curvas antes de que llegue a ellas, anticiparse a las curvas.
3.- Conseguir que el centro de gravedad del robot se sitúe en el eje de los motores. De esta forma tendremos la máxima tracción y estabilidad en las curvas, lo que nos permitirá aumentar la velocidad del robot.

Una vez que conocemos los principales criterios, veremos qué forma le damos al chasis, y qué material utilizamos para fabricarlo:

Forma del chásis                                                 

Si echamos una ojeada en Internet a otros robots velocistas, veremos que la mayoría de ellos tienen más o menos la misma forma:

Como se puede observar, todos los robots velocistas tienen una forma parecida: en la parte trasera, donde está la tracción del robot, se sitúa la electrónica y la batería, mientras que los sensores que detectan la línea negra se encuentran en la parte delantera, unida al cuerpo del robot mediante un largo brazo. Esto se hace así para que haya una cierta distancia entre los sensores y los motores, de forma que el robot "vea" antes las curvas del circuito y se pueda anticipar a ellas.

Ya hemos visto que nuestro robot debe tener un brazo, pero ¿cuál es la longitud adecuada del brazo? Eso depende... cuanto más largo sea el brazo, mayor será la separación entre sensores y motores, por lo que podrá anticiparse mejor a las curvas. Pero si la curva es muy cerrada, un brazo demasiado largo puede hacer que no tome la curva correctamente. Por tanto, el tamaño del brazo dependerá del tipo de circuito que tenga que recorrer nuestro robot. Cuanto más cerradas sean las curvas, más corto debería ser el brazo. Imagina la dificultad que tiene un camión largo para tomar una curva muy cerrada. Por ejemplo, en el concurso Desafío Robot que se celebra en Valencia las curvas tienen un radio mínimo de 10 cm, que es bastante poco, por lo que el robot no debería tener un brazo demasiado largo. Debería ser algo parecido al siguiente robot, diseñado para un curso de robótica en la Campus Party Valencia 2010.

Robot uXbot, diseñado para la Campus Party Valencia 2010

En todo caso, lo más importante en cuanto al diseño del chasis es que, una vez colocados todos los componentes del robot, el centro de gravedad debe quedar sobre el eje de los motores, o un poco por delante de él. De esta forma el robot tendrá mayor estabilidad al tomar las curvas. Esto lo conseguiremos compensando el peso del brazo, que está por delante del eje de los motores, con el peso de las batería y la electrónica, que deberán sobresalir ligeramente por detrás del eje de los motores.

Por último comentar que la distancia entre las ruedas también es importante. Si la distancia entre las ruedas es pequeña, el robot será capaz de girar con rapidez, pero por contra pequeñas diferencias de velocidad en los motores provocarán que el robot no vaya recto y tenga que rectificar constantemente, perdiendo tiempo.
Una vez que tenemos más o menos clara la forma del chasis (el diseño final lo obtendremos después de probar varios prototipos), vamos a analizar qué material debemos emplear para su fabricación.

Material para fabricar el chásis                                                 

Para hacer el chasis lo más ligero posible tenemos que elegir cuidadosamente el material con el que lo fabricaremos. Tiene que ser un material resistente pero ligero, y a ser posible que sea fácil de mecanizar. Como suele ocurrir, no existe una única opción, sino una serie de posibilidades, cada una con sus ventajas e inconvenientes. A continuación analizamos 3 posibles materiales para nuestro chasis:

• PVC expandido: también llamado forex o PVC espumado, es un plástico derivado del vinilo. Se trata de un material resistente, ligero y fácil de mecanizar, ya que se puede cortar simplemente con un cutter. Se vende en láminas de diferentes tamaños y grosores. Para nuestra aplicación, un grosor de 3mm puede ser lo más adecuado. 

• Metacrilato: se trata de un tipo de plástico, también conocido como acrílico de vidrio. Al igual que el PVC expandido, es un plástico ligero pero resistente, aunque es más difícil de mecanizar. Se vende en planchas o láminas de diferentes tamaños y grosores, desde 2 mm hasta 120 mm. Para nuestro robot, un grosor de 2mm sería suficiente.

• PCB (Printed Circuit Board): Una opción muy interesante es que el chasis de nuestro robot sea la propia PCB o placa de circuito impreso, donde irán conectados todos los componentes electrónicos. De esta forma nos evitamos poner la placa electrónica sobre el chasis, ya que juntamos la electrónica y el chasis en una única pieza. Como ejemplo os mostramos una fotografía del robot Prometeo, campeón del Desafío Robot 2012. Como se pueda apreciar, la placa donde van los componentes hace las veces de chasis. Esta opción es sin duda la más interesante si ya tenemos claro el diseño final del chasis, pero mientras estemos trabajando con prototipos será conveniente utilizar metacrilato o PVC expandido, que permiten una manipulación mucho más sencilla.

Robot "Xé qué bot!", campeón de Desafío Robot 2013,

realizado por nuestro alumnos con chásis de PCB

Existen muchas más opciones para fabricar el chasis de nuestro robot. Se pueden usar otros materiales plásticos, como el poliestireno, o incluso madera de balsa, que también es muy ligera y se utiliza en aeromodelismo. También se puede utilizar una "placa de topos" que sirva para conectar los componentes electrónicos y a la vez funcione como chasis. Nosotros finalmente hemos decidido hacer los prototipos de nuestro chasis con PVC expandido. Cuando tengamos un diseño de chasis que obtenga buenos resultados en las pruebas, lo realizaremos en una placa de circuito impreso, que será nuestro diseño definitivo.

Pues hasta aquí todo lo que teníamos que contaros sobre el chasis del robot. En la próxima entrada hablaremos de dos elementos muy importantes en un robot velocista/rastreador: los motores y las ruedas.