Este artículo de aaedmusa.com describe el desarrollo de CARA 2.0, una versión mejorada de un robot cuadrúpedo que utiliza capstán drives (un tipo de reductor de velocidad basado en poleas y cuerdas) para la propulsión. El proyecto, culminado como trabajo de fin de estudios, buscaba crear un robot de bajo costo (menos de $1000), bajo peso (menos de 20 libras) y duradero, accesible tanto para aficionados como para investigadores.
La clave de CARA 2.0 reside en el diseño de un actuador dinámico de bajo costo, un componente crucial que impulsa el costo y el rendimiento del robot. Inspirándose en el trabajo de Ben Katz (MIT Mini Cheetah), el equipo adoptó un diseño de 'Quasi Direct Drive' (QDD). Los actuadores QDD combinan un motor BLDC de alto torque con una caja de engranajes de baja relación y un controlador FOC (Field-Oriented Control) para lograr un control preciso de la posición, velocidad y torque. Esta configuración busca mantener las ventajas de un motor de accionamiento directo (eficiencia, respuesta directa) minimizando la pérdida de eficiencia asociada a las cajas de engranajes.
Inicialmente, el objetivo era crear un actuador QDD por alrededor de $50-$60, un desafío considerable dado que los actuadores de CARA 1.0 costaban $250 cada uno. Para lograr este objetivo, se utilizaron motores BLDC y controladores FOC chinos más económicos. Sin embargo, estos motores presentaban una alta velocidad de rotación (KV), lo que resultaba en un bajo torque por amperio. Para solucionar esto, el equipo decidió 'rewind' (re-bobinar) los motores, cambiando la configuración de conexión (de delta a estrella) y utilizando un calibre de alambre más grueso para reducir el KV y aumentar el torque. Este proceso requirió cálculos precisos y experimentación para determinar el número óptimo de vueltas por ranura.
CARA 2.0 representa un avance significativo en la robótica de bajo costo, demostrando la viabilidad de utilizar componentes económicos y técnicas de modificación para lograr un rendimiento aceptable. El proyecto está documentado en Patreon, donde se puede acceder al manual de construcción y la lista de materiales (BOM). El artículo destaca la importancia de la innovación y la adaptación para superar las limitaciones presupuestarias en proyectos de robótica.