Air Hockey Robot construido con piezas de impresora 3D

• Está construido con materiales baratos y piezas de impresora
• Una cámara de vídeo estándar sirve como sistema de visión artificial
• La pala robótica tiene su estrategia y técnicas de defensa y ataque durante la partida

Las impresoras 3D, gracias a las distintas alternativas de bajo precio, pueden llegar a los hogares de prácticamente cualquier persona. Su uso está enfocado a crear pequeñas piezas útiles, pero existe gente como este chico que ha convertido su impresora 3D en una completa mesa para jugar al Air Hockey. De modo que cuando a José Julio se le ocurrió combinar su afición por la robótica con la que tiene su hija por el hockey de aire, el resultado, tras algunas semanas de trabajo, fue sencillamente perfecto.

Porque no es una tarea trivial: hay que construir una mesa, incorporar mecanismos y motores para mover a toda velocidad la pala mecánica, hacer que funcionen sistemas de visión artificial... y, finalmente, dotar al 'jugador artificial' de la mínima 'inteligencia' para que con algunas técnicas básicas y un poco de estrategia pueda defenderse, contraatacar y estar al nivel de un jugador humano.

Materiales impresos en 3D

Julio llevaba algún tiempo trabajando con una impresora 3D y quería comprobar sus posibilidades para fabricar piezas a medida e incluso incorporar parte de sus mecanismos en otros sistemas robóticos.

Pero la principal diferencia es que una impresora 3D está diseñada para buscar los recorridos óptimos a través del los que lentamente se apilen delicados materiales. Y esto era un juego de acción: aquí hacían falta motores rápidos y resistentes, más fuerza explosiva que alta precisión.

El trabajo comenzó partiendo de algunas premisas: utilizar materiales baratos y sencillos de conseguir, elegir un tamaño grande para la mesa pero que pudiera transportarse en el maletero de un coche y reutilizar mecanismos y código ya existente.

Todo comenzó taladrando pacientemente cientos de agujeritos en la mesa, a través de los cuales sale un chorro de aire de un par de ventiladores para conseguir el efecto que hace "flotar" el puck de un lado a otro del campo de juego.

El mecanismo del robot 3D está basado en una impresora RepRap y todos los componentes que suelen acompañarla, especialmente motores NEMA17 y una placa Arduino Mega. Para conseguir un mejor rendimiento se reemplazaron algunas varillas por otras de materiales más resistentes y ligeros, como tubos de carbono de cometas.

Sistema inteligente

Para programar el sistema inteligente se plantearon varias posibilidades; la primera utilizar el código habitual de las impresoras RepRap. Pero esta idea se desechó porque al ser normalmente otro su objetivo no era una solución suficientemente rápida y adecuada. 

Así que hubo que programarlo todo desde cero: utilizando una cámara PS3 EYE y un PC se podía capturar la imagen de la mesa sin apenas distorsión y a suficiente velocidad (60 Hz, con imágenes de 320x240). Con librerías de programación OpenCV y usando lenguaje C se desarrolló el resto.

El diseño definitivo en funcionamiento resulta tan hipnótico como implacable. En los vídeos se puede ver el desarrollo de una partida y cómo el robot parece casi imbatible.

La forma en que se ha desarrollado, además, aísla las complicaciones mecánicas de la parte lógica, lo que permite que cualquiera con mínimos conocimientos pueda modificar la estrategia de juego sin tener que pelearse con el manejo del sistema de visión o los motores. Esto permite que se pueda variar la dificultad de juego, por ejemplo haciéndolo más adecuado para los niños.

Curiosamente, su creador no enseñó a la mesa robótica uno de los conceptos básicos del juego: llevar la cuenta de los goles. Será por aquello de que especialmente aquí lo importante no es quien gane o quien pierda, sino participar.