Construcción y Programación de un Robot Limpiador Autónomo con ESP32

Introducción al Proyecto de Robótica de Limpieza 🧹

La robótica doméstica ha evolucionado enormemente en los últimos años, pasando de ser una curiosidad tecnológica a convertirse en un electrodoméstico indispensable. En este tutorial, abordaremos el diseño, ensamblaje y programación de un robot limpiador autónomo utilizando el potente y económico microcontrolador ESP32.

Este proyecto es ideal para entusiastas que desean dar el salto de los circuitos básicos a sistemas robóticos móviles con capacidad de toma de decisiones autónomas en entornos cerrados.

Materiales y Componentes Necesarios 🛠️

Para construir nuestro robot limpiador autónomo, necesitaremos reunir una serie de componentes electrónicos y mecánicos específicos. La siguiente tabla detalla la lista completa de materiales:

Arquitectura del Sistema Robótico 🧠

El sistema se divide en tres capas principales: la capa de percepción (sensores), la capa de control (ESP32) y la capa de actuación (motores y actuadores).

La lógica general consiste en que el robot avanza en línea recta mientras el sensor ultrasónico montado sobre el servomotor escanea continuamente el entorno en busca de obstáculos. Si detecta una pared o mueble a menos de 20 centímetros, se detiene, retrocede ligeramente, gira en una dirección aleatoria o predeterminada y continúa su marcha.

Ensamblaje Mecánico y Conexiones Eléctricas ⚙️

El montaje físico requiere paciencia y orden para evitar cortocircuitos debido a las vibraciones del movimiento.

Pasos para el Montaje:

Esquema de Conexiones del ESP32:

• ENA / ENB (L298N): Conectados a pines PWM del ESP32 para control de velocidad.
• IN1, IN2, IN3, IN4: Conectados a pines digitales del ESP32 para dirección de motores.
• Trigger (HC-SR04): Pin digital GPIO 5.
• Echo (HC-SR04): Pin digital GPIO 18.
• Control Servo SG90: Pin PWM GPIO 19.

Programación del ESP32 💻

A continuación, presentamos el código base en C++ utilizando el entorno de Arduino IDE. Este programa implementa la lectura del sensor ultrasónico, el movimiento básico de los motores y una rutina simple de evitación de obstáculos.

#include <Servo.h>

// Definición de pines para el Driver L298N
const int enA = 13;
const int in1 = 12;
const int in2 = 14;
const int in3 = 27;
const int in4 = 26;
const int enB = 25;

// Definición de pines para el Sensor Ultrasónico
const int trigPin = 5;
const int echoPin = 18;

// Objeto Servo
Servo scannerServo;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  
  // Configurar pines de motores como salida
  pinMode(enA, OUTPUT);
  pinMode(enB, OUTPUT);
  pinMode(in1, OUTPUT);
  pinMode(in2, OUTPUT);
  pinMode(in3, OUTPUT);
  pinMode(in4, OUTPUT);
  
  // Configurar pines del sensor ultrasónico
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  
  // Inicializar servomotor
  scannerServo.attach(19);
  scannerServo.write(90); // Posición frontal
  
  // Velocidad inicial de los motores (0 - 255)
  analogWrite(enA, 200);
  analogWrite(enB, 200);
}

long medirDistancia() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  
  long duracion = pulseIn(echoPin, HIGH);
  long distancia = duracion * 0.034 / 2;
  return distancia;
}

void moverAdelante() {
  digitalWrite(in1, HIGH);
  digitalWrite(in2, LOW);
  digitalWrite(in3, HIGH);
  digitalWrite(in4, LOW);
}

void detener() {
  digitalWrite(in1, LOW);
  digitalWrite(in2, LOW);
  digitalWrite(in3, LOW);
  digitalWrite(in4, LOW);
}

void girarDerecha() {
  digitalWrite(in1, HIGH);
  digitalWrite(in2, LOW);
  digitalWrite(in3, LOW);
  digitalWrite(in4, HIGH);
}

void loop() {
  long distanciaActual = medirDistancia();
  Serial.print("Distancia: ");
  Serial.println(distanciaActual);
  
  if (distanciaActual < 20 && distanciaActual > 0) {
    detener();
    delay(500);
    girarDerecha();
    delay(400);
  } else {
    moverAdelante();
  }
  
  delay(100);
}

Calibración y Pruebas en Terreno Real 🎯

Una vez cargado el código en el ESP32, es momento de realizar las pruebas de campo. Coloca el robot sobre una superficie lisa y sin desniveles pronunciados.

Niveles de Dificultad del Proyecto:

• Nivel de Dificultad: Intermedio
• Progreso general de implementación:

Preguntas Frecuentes (FAQ) ❓

Conclusión y Próximos Pasos ✨

¡Felicidades! Has construido con éxito la base de un robot limpiador autónomo utilizando tecnologías accesibles y potentes como el ESP32. A partir de este punto, puedes expandir las capacidades de tu robot integrando sistemas de mapeo por LiDAR, sensores de suciedad o algoritmos de navegación más avanzados como comportamientos basados en boids o lógica difusa.