Construcción: Montaje, Cableado y Piezas 3D

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Estrategia de Sensores

Basándose en los resultados del benchmarking, se define la estrategia de sensorización:

Distribución final

• 3× HC-SR04 en la parte frontal, separados 30° entre sí → cobertura de 90° en dirección frontal
• 1× KY-032 integrado en el parachoques → detección de emergencia a <4.5cm
• Sensorización trasera: Pospuesta para líneas futuras

Lógica de detección

Sensor	Función	Prioridad
3× HC-SR04	Detección anticipada de obstáculos, rango medio-largo	Normal
KY-032	Detección de última línea, obstáculo inminente	Máxima

La detección del KY-032 debe tratarse con máxima prioridad por la proximidad que supone.

Conectividad Física

Asignación de pines (GPIO)

Funcionalidad	Pin GPIO	Pin físico
I2C SDA	GPIO 2	Pin 3
I2C SCL	GPIO 3	Pin 5
Trigger HC derecha	GPIO 23	Pin 16
Echo HC derecha	GPIO 24	Pin 18
Trigger HC centro	GPIO 5	Pin 29
Echo HC centro	GPIO 6	Pin 31
Trigger HC izquierda	GPIO 17	Pin 11
Echo HC izquierda	GPIO 27	Pin 13

Interfaces de datos

• I2C: Bus compartido para MPU6050, INA3221, INA226, PCA9685, VL53L0X (SDA/SCL, pines 3/5)
• Digital GPIO: 2 pines por cada HC-SR04 (Trigger + Echo)

Interfaces de alimentación

• 5V: Placa de distribución alimentada desde el BUCK
• 3.3V: Directamente desde la Raspberry Pi

Construcción de cables

Los cables para los HC-SR04 requieren un divisor de tensión integrado (R1=1kΩ, R2=2kΩ) directamente en el propio cable, debido a la falta de espacio para una placa adicional.

Proceso: 1. Seleccionar cable Dupont y cortar a longitud adecuada 2. Trenzar cables 3. Soldar uniones y divisor de tensión 4. Aplicar tubo termorretráctil en puntos delicados 5. Probar cada cable antes de instalación definitiva

Raspberry Pi 4

Sistema Operativo

• Ubuntu 22.04 LTS (64 bits), instalado con Raspberry Pi Imager
• Última versión compatible con ROS2 Iron
• Configuración de red y SSH durante la instalación
• Usuario: lab, contraseña: lab

Desarrollo Remoto

• IDE: Visual Studio Code con extensión Remote-SSH
• Conexión: ssh lab@robocar.local
• Extensiones instaladas en el servidor: ROS, Pylance, GitHub Copilot

Entorno Python

Entorno virtual (.venv) con todas las dependencias del proyecto. Las librerías hardware (smbus2, adafruit-circuitpython-servokit, etc.) se instalan dentro del venv.

Diseño y Fabricación de Piezas 3D

Requisitos

Pieza de sensores: - Espacio para 3× HC-SR04 y 1× KY-032 - Los HC-SR04 separados 30° para cobertura frontal completa - Incorporar parachoques protector - KY-032 cerca del borde del parachoques, sin sobresalir

Pieza de chasis: - No interferir con otros componentes - Proteger componentes electrónicos y mecánicos - Acabado estético profesional

Diseño

Se utiliza modelado paramétrico con Fusion 360 (licencia académica UPM):

1. Medición precisa de componentes
2. Bocetos a mano alzada para refinar ideas
3. Modelado 3D paramétrico
4. Verificación iterativa de dimensiones y requisitos

Pieza de sensores — diseñada en dos partes para facilitar desarrollo incremental modular: - Pieza inferior: Soporte para KY-032 y faros, actúa como parachoques - Pieza superior: Soporta los 3× HC-SR04 en la posición adecuada

Herramientas

Herramienta	Uso
Fusion 360	Modelado 3D paramétrico (archivos .f3d → exportación .stl)
Cura (Slicer)	Preparación para impresión (densidad relleno, temperaturas, grosor capas)
Impresora 3D Anet A8	Impresión con filamento PLA

Proceso de fabricación

1. Exportar modelo de Fusion 360 (.f3d → .stl)
2. Configurar en Cura y lanzar impresión
3. Supervisar impresión (posibles errores que requieren intervención)
4. Post-procesado: Lijado, eliminación de soportes, retocado manual de discrepancias
5. Integración: instalar sensores en piezas antes de montar en el chasis

Integración de piezas: - Pieza sensor superior: Instalar HC-SR04 antes de incorporar al chasis - Pieza sensor inferior: Instalar KY-032, faros y espuma amortiguadora - Pieza chasis: Montaje directo sobre chasis (reordenar componentes previamente)

Problemáticas Encontradas

• Parametrización incorrecta: Los diseños iniciales carecían de correcta parametrización, dificultando su edición posterior
• Errores de impresión: Fallos durante la impresión que no siempre pudieron identificarse, afectando calidad y funcionalidad de algunas piezas

Otros Componentes

Joystick PS3

Conexión del mando DualShock 3 por Bluetooth a la Raspberry Pi 4.

Configuración: 1. Instalar paquetes bluez: sudo apt install bluez-* 2. Editar /etc/bluetooth/input.conf para configuración del Bluetooth 3. Conectar por USB para emparejamiento inicial 4. Autorizar la conexión vía bluetoothctl

Display de Batería 3S

Display conectado directamente a la salida del BMS que permite ver a simple vista el nivel de carga de la batería. Lectura rápida pero imprecisa.