Cómo construir el ProtoBot: un robot educativo 100% de código abierto y súper económico: 29 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

El ProtoBot es un robot 100% de código abierto, accesible, súper económico y fácil de construir. Todo es de código abierto: hardware, software, guías y plan de estudios, lo que significa que cualquiera puede acceder a todo lo que necesita para construir y usar el robot.

Es una excelente manera de aprender los conceptos básicos de soldadura, ingeniería eléctrica y programación.

Este Instructable cubre cómo construir uno, desde el tablero desnudo, los componentes y las piezas impresas en 3D, hasta un ProtoBot completamente ensamblado (¡y con suerte funcional!).

(Si desea obtener más información sobre los ProtoBots en general y / o el Proyecto ProtoBot, visite https://theprotobotproject.wordpress.com, o ProtoBots Github, en

También puede encontrar una versión PDF de esta guía en

Paso 1: Suministros: Piezas

Una vez que esté listo para comenzar, esto es lo que necesitará. Las cantidades son para 1 robot.

Piezas: (el enlace n. ° 1 es eBay, el n. ° 2 es AliExpress, generalmente más barato)

• 2 x motorreductores N20, 300 RPM, 12V (enlace, enlace)
• 1 x Arduino Nano (enlace, enlace)
• 2 x ruedas de plástico, 39 mm, orificio de 3 mm (lote de 10: enlace amarillo, enlace amarillo, enlace rosa)
• 2 x interruptores de límite táctiles (enlace de 10 piezas)
• 2 resistencias de 220 ohmios (100 piezas: enlace, enlace)
• 4 resistencias de 10K (100 piezas: enlace, enlace)
• 1 x controlador de motor L293D (enlace, enlace)
• 2 x sensor de infrarrojos TCRT5000L (10 piezas: enlace, enlace)
• 7 x cables hembra-hembra DuPont (40 piezas: enlace, enlace)
• Clip de batería de 1 x 9V (10 piezas: enlace, enlace)
• 18 x clavijas de cabezal macho (200 piezas: enlace, enlace ya doblado a 90 grados)
• 32 x clavijas de encabezado hembra (400 piezas: enlace, enlace)

Las cantidades solo se aplican a los listados donde se vende un solo artículo (Arduinos y motores), ya que todo lo demás es a granel y te sobrarán extras. Cuando los listados exceden la cantidad necesaria, generalmente es porque es más barato comprar al por mayor que los artículos individuales. ¡No me estoy quejando!

Una cosa más: aquí todo viene de China y, por lo tanto, el envío suele tardar un mes y, a veces, dos en casos extremos. Sin embargo, nunca he tenido nada que no aparezca eventualmente.

Paso 2: Suministros: Partes (el resto)

¡Pero espera! ¡Hay más!

Todavía necesita algunas piezas más, a saber, las piezas impresas en 3D, la placa de circuito, la batería y el "Hook and Loop Fastner" (como Velcro, por ejemplo) para la batería.

• Acelerador de gancho y bucle (enlace de eBay, un metro de las cosas)
• Batería (enlace de eBay, pero cómprelo en la tienda)

Piezas impresas en 3D:

• Los archivos STL se encuentran en
• Cuando vaya a imprimir, cambie su tamaño al 105% y cambie el relleno al 30%. No se necesitan soportes, usted determina si necesita una balsa. Las antenas pueden encajar más fácilmente en los sensores de impacto si se amplían un poco más.

Placa de circuito:

Si quieres intentar grabarlo tú mismo, adelante. Todo lo que necesita está en

Lo que hice (la forma más fácil, si aún no tienes las cosas):

• Usé www.pcbway.com y te dejarán hacer 5 piezas por $ 5, sin contar el envío. Cuando hacemos alrededor de 20 piezas para los campamentos STEM, cuesta alrededor de $ 24, envío incluido.
• Crea una cuenta con ellos, sube el zip del archivo gerber y te darán la cantidad solicitada de tableros.

Paso 3: Suministros: Herramientas

Ahora bien, esto posiblemente ya sea algo que tienes, pero de todos modos daré enlaces aquí.

Herramientas: (Enlaces a Amazon)

• Soldador ($ 7 en Amazon, pero los hemos usado en campamentos, y estoy muy impresionado, superan a los 25 $ Wellers que tenemos).
• Soldadura (viene con el hierro de $ 7, por lo que no lo necesita ahora, pero esto le durará para siempre)
• Helping Hands (No es necesario, todavía no me he comprado ninguno, pero seguro que hacen la vida más fácil)
• Sucker de soldadura (realmente útil cuando no está obstruido)
• Limpiador de lana de latón (para mantener la punta de la plancha en buen estado)
• Soporte para cautín (para que no apoye accidentalmente el brazo en la plancha)
• Cortaalambres (los necesitará)
• Pelacables (puede prescindir de ellos, pero te hacen la vida mucho más fácil)
• Alicates de punta de aguja (no son absolutamente necesarios, pero agradables)
• Pistola de pegamento caliente de alta temperatura y pegamento (CA Glue o algo más podría funcionar también)

El gastador conservador puede estar negando con la cabeza ante esta enorme cantidad de herramientas que comprar, pero tenga en cuenta que cada una de estas herramientas, si se cuida adecuadamente, durará años y se puede usar para una variedad de cosas además de haciendo pequeños robots. (Dicho esto, ¡te siento!)

Paso 4: Ensamblaje del motor y sensor de golpes: corte, pele y estañe los cables

Comencemos con los cables de los motores y sensores de impacto. Deberá instalar su soldador y un lugar de trabajo para soldar, y es posible que desee algún tipo de ventilación. Un ventilador pequeño de baja velocidad es bueno.

1. Separe 2 juegos de 4 cables de sus puentes hembra a hembra.
2. Use sus cortadores de alambre para cortarlos en el medio de cada juego.
3. Usando sus pelacables, pele alrededor de 5 mm o 1/4 de aislamiento de los extremos de los cables.
4. Separe los extremos de los cables y luego retuerza los hilos de cobre individuales para mantenerlos ordenados.
5. Estañe cada extremo del cable sosteniendo su hierro estañado en la parte superior del cable, mientras aplica el cable a su soldadura.

Cuando haya terminado, debe tener 4 juegos de 2 cables cada uno, con 2 cables estañados en un extremo y 2 conectores hembra en cada extremo.

Paso 5: Conjunto de motor y sensor de golpes: Motores y sensores de soldadura

Mantenga su soldador encendido, porque aún no hemos terminado …

1. Para cada juego de cables, doble los extremos estañados a 180 grados.
2. Inserte los extremos de los cables en las lengüetas del conector de los motores y sensores de impacto, como se muestra en las imágenes.
3. Asegure los motores y sensores de alguna manera.
4. Usando su hierro estañado, suelde los cables a las pestañas del conector.

Paso 6: Ensamblaje del sensor de infrarrojos: cortar, pelar y estañar

Con sus motores y sensores de golpes terminados, es hora de pasar a los sensores de infrarrojos.

• Separe un juego de 3 cables hembra-hembra.
• Córtelos por la mitad.
• Pele alrededor de 5 mm o 1/4 de pulgada de aislamiento de los extremos.
• Estañe los cables sujetándolos con su soldadura y luego aplicando su hierro estañado.

Cuando haya terminado, debe tener 2 juegos de 3 cables con los conectores hembra en un extremo y los extremos de los cables estañados en el otro.

Paso 7: Ensamblaje del sensor de infrarrojos: preparar los sensores

Esta es probablemente la soldadura más difícil que tendrá que hacer. ¡Tome su tiempo!

1. Use su cortadora para cortar los cables adicionales, dejando aproximadamente 5 mm o 1/4 de pulgada expuestos del cuerpo de plástico del sensor.
2. Averigua la orientación de tu sensor según la imagen.
3. Doble el cable GND para que el LED azul entre en contacto con el cable GND del LED negro.
4. Asegure los sensores, luego use su soldador para hacer una conexión de soldadura entre los cables GND que conectó.

Paso 8: Ensamblaje del sensor de infrarrojos: cables de soldadura

Ahora estamos listos para conectar los cables a los sensores de infrarrojos.

1. Separe los extremos de los cables, de modo que los cables individuales estén separados aproximadamente 2,5 cm o 1 pulgada.
2. Comience a soldar los cables, en orden, a cada uno de los 3 cables del sensor.
3. Si está usando cinta adhesiva como yo, cuando haya terminado con un lado, dé la vuelta al sensor y suelde el otro lado.

Nota: Dado que los cables de DuPont tienen colores aleatorios, no es fácil ceñirse a una convención de color, por lo que solo recomendaría mantener la coherencia entre los pares de sensores. Por lo general, trato de hacerlos en orden, con GND, Sense y luego + 5V, siendo el color final más oscuro GND.

Paso 9: ensamble el cable de la batería

Por último, pero no menos importante, tendremos que soldar el cable de la batería.

• Obtenga la última longitud de 2 pines de los cabezales macho, luego empuje la pieza divisoria de plástico hacia abajo hasta aproximadamente la mitad de los pines.
• Con un par de alicates, doble un lado en un ángulo de 90 grados.
• Asegúrelo de alguna manera (utilicé un trozo de espuma, luego agregué cinta adhesiva para mantener los encabezados en su lugar cuando la espuma se derritió).
• Estañe cada pin para que sea más fácil soldar los cables.
• Asegurándose de que la polaridad sea correcta (rojo = +, negro = -), suelde el conector de la batería a los pines.

(Si los conectores de la batería no vienen pelados y estañados, deberá hacerlo).

En retrospectiva, podría ser una buena idea colocar un pequeño trozo de tubo termorretráctil sobre la unión entre los cables y los pasadores del cabezal.

Paso 10: toma un descanso

Ahora que ha terminado con los sensores y motores, es una buena idea tomar un descanso. He ensamblado un montón de piezas para los ProtoBots y todavía necesito tomar descansos de vez en cuando.

Mientras se toma su descanso, continúe y aproveche la oportunidad para limpiar todos los pequeños trozos de aislamiento de metal y cables en su espacio de trabajo. Luego, respire aire fresco y tome un buen trago de algo refrescante.

Cuando se sienta lo suficientemente renovado, ¡no dude en continuar!

Paso 11: Ensamble Arduino

Sigamos con eso, comenzando por armar el Arduino.

• Saque el Arduino de la bolsa de plástico en la que vino
• Encuentre las dos longitudes de encabezados de 15 pines e insértelas, con el lado corto hacia arriba, en el Arduino, como se muestra.
• Inserte el arduino en una placa para asegurarse de que los encabezados permanezcan en el ángulo correcto mientras suelda.
• Comenzando en las esquinas, suelde cada pin al Arduino.

Cuando haya terminado, verifique si hay alguna soldadura que puentee dos pines. Para eliminar el exceso de soldadura, simplemente derrítelo en el medio con su plancha y luego arrástrelo hacia atrás lejos de las clavijas. Si eso no funciona, intente aspirar el exceso con su ventosa de soldadura.

Notarás que no soldé el conjunto de 6 pines. Esos son los pines ICSP, que se usan para programarlo sin el USB. No los necesitamos para el ProtoBot, pero puede optar por soldarlos si lo desea.

Paso 12: Ensamble el tablero: Reúna las piezas

Debería tener todas las piezas que necesitará para el tablero, pero tómese un momento para reunirlas en las cantidades que necesitará.

• 1 x ProtoBotBoard
• 1 x Arduino Nano ensamblado
• 2 resistencias de 220 ohmios
• 4 resistencias de 10K
• 1 x 14 pines de longitud de pines de cabezal macho
• 2 x 15 pines de longitud de pines de cabezal hembra
• 1 x 2 pines de longitud de pines de cabezal hembra
• 1 x chip de controlador de motor L293D

Para cortar los cabezales hembra, utilizo los cortaalambres y los engancho en un pasador adicional. Tendrás que sacrificar un alfiler por cada corte, pero de todos modos te sobrará mucho.

Paso 13: Ensamble la placa: Suelde los pines hembra del cabezal

Puede omitir los pines de encabezado hembra si lo desea, pero facilita la reutilización del Arduino o la resolución de problemas en caso de que algo salga mal.

1. Inserte el Arduino en los pines del cabezal hembra. (En este caso, solo lo usamos para mantenerlos alineados)
2. Inserte el conjunto de pin Arduino / cabezal en la placa y fíjelo a la placa.
3. Comenzando por los pines de las esquinas, suelde los pines del cabezal hembra a la placa.

Paso 14: Ensamble la placa: Chip de controlador de motor de soldadura

¡Es hora de soldar el controlador del motor!

1. Inserte el controlador del motor en la placa, con la muesca en la parte superior del chip alineada con el espacio en el contorno de la placa.
2. Asegúralo con cinta adhesiva.
3. Suelde cada pin, comenzando con los de la esquina, luego continúe con el resto.

Paso 15: Ensamble la placa: Suelde resistencias de 10K

Cuando haya terminado con el controlador del motor, pasaremos a las resistencias de 10K.

1. Encuentra 4 resistencias de 10K. Pueden ser de color azul o tostado, pero cualquiera que sea, deben coincidir con las bandas de color en el diagrama.
2. Doble los cables de cada resistencia en un ángulo de 90 grados hacia abajo.
3. Inserte cada una de las 4 resistencias en los puntos marcados "10K" en la placa.
4. Use cinta adhesiva para asegurarlos al tablero (o simplemente doble los cables, pero la cinta adhesiva funciona mejor).
5. Suelde cada uno, teniendo cuidado de no rellenar los otros agujeros a su alrededor.
6. Cuando haya terminado, corte el cable adicional sobre la unión de soldadura y luego retire la cinta adhesiva.

Nota: Rara vez he tenido problemas con esto, pero a veces cortar los cables después de soldar puede romper los rastros en la placa, lo que generalmente no se puede reparar. ¡Cuídate!

Paso 16: Ensamble la placa: suelde las resistencias de 220 ohmios

Ahora hagamos las resistencias de 220 ohmios.

1. Al igual que con las resistencias de 10K, las 220 pueden ser de color tostado o azul, solo asegúrese de que coincidan con las bandas de color, como se muestra en el diagrama.
2. Doble los cables a 90 grados, luego insértelos en los puntos marcados con "220".
3. Asegúrelos con cinta adhesiva o doble los cables.
4. Suelde los cables en la placa.
5. Cuando hayas terminado, sujeta los cables y luego quita la cinta adhesiva.

Paso 17: Ensamble la placa: pines del cabezal del sensor

Pasemos a los encabezados para conectar los sensores.

1. Divida su conjunto de conectores macho de 14 pines en 4 x 2 pines y 2 x 3 pines.
2. Use cinta de enmascarar para asegurar los encabezados, con el lado corto hacia abajo, en los puntos de las tablas marcadas como "BL", "BR" (longitudes de 2 pines) y "IRR" e "IRL" (longitudes de 3 pines). Te quedarán 2 juegos de longitudes de 2 pines, no te preocupes por ellos por ahora.
3. Suelde los pines en su lugar desde la parte inferior de la placa. Hice las longitudes de 2 y 3 pines por separado, pero podrías hacerlas todas juntas.
4. Retire la cinta de enmascarar

Paso 18: Ensamble la placa: pines del cabezal del motor

¿Recuerda esas dos longitudes adicionales de encabezado de 2 pines? Los usaremos para conectar los motores.

1. Con un par de alicates, doble el lado más largo de los cables en un ángulo de 90 grados.
2. Insértelos en los puntos del tablero marcados "MR" y "ML".
3. Asegúrelos con cinta adhesiva.
4. Sueldelos en su lugar, luego retire la cinta adhesiva.

Paso 19: Ensamble la placa: conector de batería

¡Casi termino! Solo necesitamos agregar el conector de la batería.

1. Obtenga la longitud de 2 pines de los pines hembra del cabezal e insértelos en el lugar del tablero marcado como "Bat".
2. Asegúrelos en su lugar con un trozo de cinta adhesiva.
3. Suelde los pines en la placa y luego retire la cinta adhesiva.

Paso 20: Ensamble el tablero: verifique todo

Antes de terminar, eche un vistazo al tablero y asegúrese de que todo esté cómo y dónde debería estar.

Comprobar:

• Puentes de soldadura (cuando la soldadura está conectando dos pines juntos)
• Cosas colocadas de forma incorrecta o en el lugar incorrecto
• Pines mal conectados / soldados

Los puentes de soldadura son bastante fáciles de arreglar, solo use una ventosa de soldadura y una plancha caliente para deshacerse del exceso.

Las cosas que se han soldado de manera incorrecta deberán desoldarse y volver a colocarse de la manera correcta. El mismo procedimiento que para quitar los puentes, simplemente hágalo en cada pin de lo que necesite quitar.

Paso 21: ¡Tómate un descanso

A estas alturas, has estado soldando un tiempo. Puede ser una buena idea tomar un descanso, respirar aire fresco y estirar los músculos del cuello.

Mientras lo hace, puede limpiar el material de soldadura y guardar su plancha, luego apague su pistola de pegamento caliente para comenzar a calentar.

Paso 22: Ensamblaje del robot: Reúna las piezas

¡Ahora está listo para ensamblar el ProtoBot!

Asegurémonos de que tiene las piezas que necesita.

• 1 x ProtoBotBoard con Arduino Nano insertado
• 1 x base impresa en 3D
• 2 x piezas de antena impresas en 3D
• 4 x soportes de placa impresa en 3D
• 2 x sensores de golpes
• 2 x sensores de infrarrojos
• 2 x motorreductores N20
• 2 ruedas de plástico de 39 mm (orificio interior de 3 mm de diámetro)
• 1 x conector de batería
• 1 x batería de 9V
• 1 juego de Hook and Loop Fastner (como Velcro), cortado aproximadamente a la longitud de la batería de 9V

También necesitará una pistola de pegamento caliente y pegamento, preferiblemente de alta temperatura.

Paso 23: Ensamblaje del robot: motores de pegamento

Empecemos por los motores

• Ponga una gota generosa de pegamento caliente en los soportes del motor.
• Coloque los motores en los soportes, con los cables saliendo por la parte posterior del robot.

Nota: Tenga cuidado de no introducir pegamento caliente en el área donde estarán las cajas de engranajes, se pegarán y no funcionarán. Por lo general, coloco un poco de pegamento en los extremos de los soportes del motor que están más cerca de la mitad del robot para asegurarme de que no se desplace hacia los extremos, donde está la caja de cambios.

Paso 24: Montaje del robot: sensores de golpes

Hagamos los sensores de golpes ahora.

• Coloque su antena en un sensor de golpes, como se muestra.
• Una vez que lo haya puesto, puede agregar un poco de pegamento caliente para asegurarlo, si lo desea.
• Ponga toques de pegamento caliente en cada plataforma del sensor de golpes en la base.
• Presione los sensores de golpes en su lugar, asegurándose de que estén alineados con los bordes de la plataforma.

Nota: Dependiendo de qué tan bien funcione su impresora, la antena puede ser difícil de colocar. Solo tenga cuidado de no colocar los sensores de golpes ni romperlos. (Es por eso que imprimirlos un poco más grandes ayuda mucho)

Paso 25: Montaje del robot: sensores de infrarrojos

Sensores EyeR! (Jeje, Geddit? Ok, ok, el ojo se detendrá ahora)

• Ponga un poco de pegamento en la parte superior de los soportes del sensor de infrarrojos.
• Doble los cables de los sensores de infrarrojos para que no estorben, luego insértelos en los soportes, de modo que la parte superior sobresalga un poco.

Paso 26: Ensamblaje del robot: Coloque la placa

Adjuntemos la placa al Robot ahora.

• Prepare sus 4 soportes de placa de circuito.
• Ponga un poco de pegamento termofusible en cada esquina del tablero.
• Coloque los soportes de la tabla en cada esquina.
• Cuando hayas terminado, coloca un poco de pegamento caliente en cada soporte.
• Conecte la placa al cuerpo del robot, con el controlador del motor y los pines hacia atrás, y los pines de conexión del sensor hacia el frente.

Paso 27: Ensamblaje del robot: conecte los cables, agregue ruedas

Conectemos todos los sensores y motores.

• Tome los cables de los sensores de golpes e infrarrojos e introdúzcalos a través del orificio en la base del robot.
• Enchufe el motor izquierdo en el puerto etiquetado "ML"
• Enchufe el motor derecho en el puerto etiquetado "MR"
• Conecte sus ruedas a los motores.
• Si son de color rosa, tienen un orificio en forma de "D" que debe alinearse con el punto plano del eje del motor.
• Sin embargo, si son amarillos, pueden continuar, pero es probable que desee agregar un poco de pegamento para asegurarse de que no giren.
• Conecte los sensores de impacto izquierdo y derecho en sus respectivos puertos, etiquetados como "BL" y "BR". El orden de los cables no importa aquí.(Tenga en cuenta que el sensor que está a la derecha no se conectará al puerto derecho, porque la antena está en realidad a la izquierda).
• Averigüe qué cables son cuáles en sus sensores de infrarrojos, según el diagrama y qué cables están dónde, luego conéctelos a los pines correctos en la placa, etiquetados como PWR, IN y GND. (Sensor derecho en "IRR", sensor izquierdo en "IRL").

Paso 28: Montaje del robot: coloque la batería de 9 V

Ahora conectaremos la batería.

• Obtenga su cierre de velcro (es decir, velcro) y corte un trozo de cada lado del tamaño de la batería.
• Coloque un lado en la parte inferior de la base, donde va la batería.
• Averigüe en qué dirección se colocará la batería, según la dirección de los cables que vienen del cable de la batería, luego coloque el cierre de gancho y bucle (es decir, velcro) para que encaje correctamente. (Vea las imágenes. No importa demasiado si no lo orienta correctamente).
• Pase el cable de la batería a través del orificio de la base.

Paso 29: ¡Terminado

¡Enchufa la batería! Si no se escapa ningún humo mágico, ¡estás bien!

El siguiente paso es programarlo, pero lo cubriremos en otro instructable. (Vincularé aquí, tan pronto como lo termine)

Si está impaciente, no puede esperar y sabe cómo usar las bibliotecas Arduino, la biblioteca se puede encontrar aquí:

Si desea obtener más información sobre los ProtoBots en general y / o el Proyecto ProtoBot, visite https://theprotobotproject.wordpress.com, o ProtoBots Github, en