Construye a Sauron: Robot semihumanoide – Guía completa con Arduino Mega 2560

Componentes y materiales

Herramientas necesarias

• Cortadora láser

Aplicaciones y servicios online

• Arduino IDE
• Aplicación 1Sheeld (Google Play)

Sobre el proyecto

¿Fan de El Señor de los Anillos? Este proyecto construye un robot semihumanoide a escala humana inspirado en Sauron. Tiene dos brazos de 3 grados de libertad (DOF), una cabeza de 3 DOF y una base fija. Funciona en tres modos seleccionables mediante botones (o shields virtuales de 1Sheeld):

1. Modo espera: Secuencia de movimientos autónoma para exhibición.
2. Modo gamepad: Control manual vía shield Gamepad de 1Sheeld.
3. Modo imitación: El robot replica los movimientos del operador usando sensores del smartphone (orientación, giroscopio) montado en un guante.

Diseñado para Maker Faire New York, inspira a niños a crear sus personajes de película con Arduino y 1Sheeld. Se incluyen todos los archivos: CAD, esquemáticos, código, DXF para corte láser.

Paso 1: Cabeza del robot

Basada en el diseño open-source "Fritz" de xyzbot. Piezas cortadas en láser en contrachapado de 3mm. Se omiten ojos 3D, cejas y labios para reducir coste y tiempo. Ensamblaje según video del autor, saltando base y partes 3D.

Paso 2: Cuerpo del robot

Estructura de varillas Artelon y contrachapado 3mm, uniones machihembradas. Tornillos M4x20 para marco-madera, M12x30 para esqueleto-base, M4x10 para servos. Esqueleto Artelon: varilla base 50mm, esqueleto 25mm, varillas de ancho 15mm. Ver PDFs adjuntos.

Paso 3: Base del robot

Diseñada en Solidworks, chapa de 6mm con aligeramientos. Fija a mesa con 3 tornillos o 2 grilletes C de 4". Tornillos M12x30 unen base y esqueleto. Archivo DXF incluido.

Paso 4: Brazos del robot

Diseño modular para transporte y versatilidad (espada, gancho, puños, pinzas). Marco en contrachapado 3mm, uniones hombro en aluminio pan-tilt, armas en balsa. Junta de antebrazo dividida en láminas con Autodesk 123D Make y cortada láser. Cálculo de par en Solidworks (requiere servos >3kg/cm).

Paso 5: Casco y armadura (cosplay)

Basado en instructables de Sauron Cosplay, adaptado a dimensiones del robot. Agradecimientos a Nate Space y Kareem.

Paso 6: Electrónica

• Arduino Mega + 1Sheeld controlan servos de brazos y cabeza.
• Fuente 5V/5A para servos y Arduino.
• Protoboard pequeña para común VCC/GND.
• 1Sheeld aprovecha sensores del smartphone vía Bluetooth. Shields usados: Gamepad, Orientation, Music Player, Toggle Button, Terminal.

Paso 7: Código Arduino

Incluye librería OneSheeld y Servo. Define 9 servos (3 por brazo, 2 cuello, 1 boca). Pines de modo 2 y 3 con interrupciones. Tres funciones principales: standbyMode() (secuencia de 9 posiciones con audio), gamePadMode() (control por botones), imitationMode() (mapeo orientación smartphone a servos). Subida de código: poner 1Sheeld en modo UART (switch alejado del logo), subir, volver a modo operación.

Paso 8: Sauron en Maker Faire New York

Galería de fotos del robot interactuando con visitantes.

Paso 9: Trabajo futuro

• Vídeo de montaje y pruebas de los tres modos.
• Cabeza completa: añadir motores restantes e imprimir ojos 3D (párpado, soporte, anillo, bola).
• Base móvil: reemplazar base fija por plataforma 4 ruedas mecanum (diseñada en Solidworks, pendiente de integración).

Código principal (Sauron Arduino Code)

#define CUSTOM_SETTINGS
#define INCLUDE_GAMEPAD_SHIELD
#define INCLUDE_MUSIC_PLAYER_SHIELD
#define INCLUDE_TERMINAL_SHIELD
#define INCLUDE_ORIENTATION_SENSOR_SHIELD
#include <OneSheeld.h>
#include <Servo.h>

Servo rightArm_Motor1, rightArm_Motor2, rightArm_Motor3;
Servo leftArm_Motor1, leftArm_Motor2, leftArm_Motor3;
Servo neckHorizontal, neckVertical, mouth;

const int modePin1 = 2, modePin2 = 3;
volatile int modeState1 = LOW, modeState2 = LOW;
volatile boolean gamepadMode_Enabled = false, imitationMode_Enabled = false;
const int ledPin1 = A0, ledPin2 = A1;

void setup() {
  OneSheeld.begin();
  pinMode(modePin1, INPUT); pinMode(modePin2, INPUT);
  pinMode(ledPin1, OUTPUT); pinMode(ledPin2, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin1, HIGH); digitalWrite(ledPin2, HIGH); // Ojos Sauron
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(modePin1), gampadMode_ChangeISR, CHANGE);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(modePin2), imitationMode_ChangeISR, CHANGE);
  rightArm_Motor1.attach(4); rightArm_Motor2.attach(5); rightArm_Motor3.attach(6);
  leftArm_Motor1.attach(7); leftArm_Motor2.attach(8); leftArm_Motor3.attach(9);
  neckHorizontal.attach(10); neckVertical.attach(11); mouth.attach(12);
  // Posición home
  rightArm_Motor1.write(95); rightArm_Motor2.write(150); rightArm_Motor3.write(20);
  leftArm_Motor1.write(90); leftArm_Motor2.write(45); leftArm_Motor3.write(180);
  neckHorizontal.write(105); neckVertical.write(30); mouth.write(100);
}

void loop() {
  modeState1 = digitalRead(modePin1);
  modeState2 = digitalRead(modePin2);
  if (modeState1 == HIGH) { Terminal.println("GamePad Mode"); gamePadMode(); }
  else if (modeState2 == HIGH) { Terminal.println("Imitation Mode"); imitationMode(); }
  else { Terminal.println("Standby Mode"); standbyMode(); }
}

// standbyMode(): secuencia de 9 posiciones con música y movimiento de boca
// gamePadMode(): responde a botones Up, Down, Left, Right, Red, Orange, Green, Blue
// imitationMode(): mapea OrientationSensor.getY() y getZ() a servos brazo izquierdo
// ISRs para cambio de modo con toggles

Esquemático

Diagrama de conexiones servos, 1Sheeld y alimentación.