Ukelele Robot

El proyecto consiste en un sistema para tocar melodías en un Ukelele introduciendo ya sea acorde por acorde o la instrucción de tocar alguna de las melodías disponibles (en este caso la melodía se compone por los acordes C, G, Am, y F secuenciados).
El sistema mecatrónico consiste de un mecanismo de cuatro bielas-manivelas de acrílico, que se deslizan con ayuda de un servomotor sobre las cuerdas del ukelele y usando una plantilla de acrílico, en dónde se ranuraron guías para asegurar el movimiento lineal de las bielas-manivelas sobre las cuerdas. Para asegurar el contacto del mecanismo con las cuerdas, se utiliza una llanta con una ranura, asegurando que la cuerda se mantenga entre la llanta, unida por un eje a una pieza de aluminio, que al mismo tiempo se encuentra unida a la biela-manivela con un perno y se asegura el contacto usando un resorte entre la llanta y la placa de acrílico.

Para rasgar las cuerdas del ukelele se utiliza un servomotor más, haciendo oscilar la flecha en el eje Z entre dos ángulos cada que se introduce un acorde.

En cuanto al sistema eléctrico/electrónico, se diseñó un circuito impreso, también conocido como PCB por sus siglas en inglés, a manera de shield para un Arduino UNO, con las conexiones necesarias para alimentar y dar instrucciones a los 5 servomotores que le dan movimiento a nuestro mecanismo. Para la alimentación de la placa y de los motores se utiliza una fuente externa.

Step 1: Elementos a Comprar. Mecanica

Estos materiales son necesarios para poder llevar a cabo el proyecto. Elementos mecanicos

Step 2: Elementos a Comprar. PCB

Estos materiales son necesarios para poder llevar a cabo el proyecto. Elementos PCB

Step 3: Elementos a Comprar. Circuiteria

Estos materiales son necesarios para poder llevar a cabo el proyecto. Elementos electricos

Step 4: Elementos a Fabricar. Mecanicos

Elementos a fabricar para que se darán a detalle

Step 5: Corte De Acrílico Base

Una vez teniendo todos los materiales, se debe hacer el corte en acrílico de la base que va encima del ukelele, todos los orificios nos ayudaran a unir las piezas unas con otras y se harán las guías que el mecanismo debe seguir para siempre estar sobre la cuerda. Para estos cortes se recomienda usar corte láser para darle la mayor exactitud posible el acrílico.

base nueva.SLDPRT

Step 6: Fabricación De Biela - Manivela

Este diseño cuenta con las dimensiones necesarias para hacer el mecanismo biela manivela que permitirá hacer el movimiento lineal sobre el pistón que tiene presionada cada una de las cuerdas. Deben haber 4 mecanismos para las 4 cuerdas específicamente. La fabricación de estas sigue siendo de lo mas recomendable sobre corte láser, para llegar a la precisión mas cercana a los dibujos. Se recomienda tener unas cuantas extras por si acaso se daña alguna sobre las pruebas.

Step 7: Pistón Y Base

De ahora en adelante, las siguientes piezas son fabricadas en aluminio, por lo que es muy importante que el maquinado quede lo mas preciso posible para no generar fallas en el ensamble y la dinamica del mecanismo. Para esto, se recomienda primero empezar con el pistón. El pistón sale de la barra de aluminio antes comprada de 3/4" de pulgada. Una vez fabricado, se necesita hacer la base que se desliza por la parte de arriba del pistón, una vez hechas, corroborar si se desliza sin mucho esfuerzo y sin mucha fluctuación.

Step 8: Rueda Y Sub-ensamble

Ya despues de esto, la rueda puede ser fabricada de dos maneras, se puede hacer en aluminio, o se puede hacer en impresión 3D. Esto depende de los alances de manufactura que se obtengan. Posterior a esto, se hace el ensamble final con el resorte y los tornillos pasados que hacen la unión de todas las partes.

Step 9: Soportes Para Servomotores Y Altura

Estas piezas son fabricadas en aluminio. Las "patas" son fabricadas con el perfil cuadrado de aluminio 1/2"x1/2", 0.5mts y únicamente se le la altura ya marcada por el diseño y el agujero roscado para hacer la unión con la base. Solo se fabrican dos de estas para darle la altura necesaria de un lado y se hacen otras dos con una altura aproximada a 1" (que depende de cada ukulele) para darle la forma horizontal a la base principal de acrílico.

Los soportes de los servomotores hacen que se acoplen a la base con los agujeros ya antes hechos en el primer paso, estos quedan alineados gracias al diseño que se hizo anteriormente y queda listo para el ensamble de la biela manivela.

Step 10: Pieza De Rasgeo

Por ultimo tiene que se fabricado la pieza que va dar el rasgueo a las cuerdas. Esta pieza esta lista para ser unida con el accesorio que estrella que viene en la compra del servomotor. Se anexa formato para imprimirse en 3D

Step 11: Ensamble Mecánico

Una vez hechas todos los anteriores pasos, se tiene que armar hasta llegar al siguiente resultado. Esto solo dejará pendiente la parte eléctrica y la programación.

Step 12: Diagrama Electrico Y PCB

Para este paso, se anexa el diseño de la pcb que da como resultado una placa tipo shield que va sobre el arduino que hace una unión eficiente y sencilla. En este paso se tiene que ser bastante cuidadoso en hacer todas las uniones de cobre de manera precisa y estar seguros de luego energizar todos los componentes con una bateria cerca de 1 Ampere para el correcto funcionamiento de los servomotores.

Step 13: Ensamble Final

Posterior al paso anterior, en este momento se puede recabar el ensamble de todas las piezas dando estetica con los cables carca de la base e ir probando electricamente el funcionamiento de los servomotores y la dinámica entre las cuerdas, el pistón y los trastes.

Step 14: Programación Arduino

Ya para la ultima parte solo se tiene que subir el codigo de arduino que viene comentado todos los puertos de salida que deben estar conectados a los servomotores asi como la fuente de poder que alimenta a todo el sistema. Es importante saber un poco de programación tipo C para poder entender este tipo de programa.

Step 15: Video De Funcionamiento

Con el codigo dentro del arduino podemos observar con varios acordes y funciones el producto final de este instructable

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