Diseño y Construcción de un prototipo de máquina cortacésped controlada a distancia mediante tecnología bluetooth para uso residencial

Diseño y Construcción de un Prototipo de Máquina Cortacésped Controlada a Distancia Mediante Tecnología Bluetooth para Uso Residencial

Autor(es):

 Juan Sebastián Huertas

Julian David Luque

Kevin Estif Torres

Presentado a:

Instructor Elkin Rodríguez

Año:

2025

Resumen

Este documento expone el estado actual de un prototipo operativo de una máquina cortacésped que se controla de forma remota. El proyecto combina conocimientos de mecánica, electrónica y programación para desarrollar una solución innovadora destinada a mejorar el mantenimiento de áreas verdes en residencias. El control del prototipo se realiza a través de una aplicación móvil personalizada, que establece comunicación con el microcontrolador del vehículo mediante un módulo Bluetooth HC-05. En este informe se describen las etapas del diseño mecánico, la selección e integración de componentes electrónicos como el microcontrolador Arduino UNO, los controladores de motor (drivers) y el sistema de corte. Finalmente, se expone el plan de pruebas funcionales para verificar el logro de los objetivos establecidos, con el objetivo de demostrar un control preciso del desplazamiento y la activación del sistema de corte.

Palabras Clave

Robot cortacésped, control Bluetooth, Arduino, App Inventor, prototipo, mecatrónica.

1. Introducción

El cuidado de jardines y espacios verdes es una actividad habitual que requiere tiempo y esfuerzo físico. Gracias al avance tecnológico y la domótica, la automatización de quehaceres del hogar ha cobrado gran relevancia. Este proyecto se centra en implementar estos conceptos en el mantenimiento del césped.

El propósito principal de este trabajo es diseñar y crear un prototipo de cortacésped que se pueda manejar de forma remota a través de un teléfono inteligente. Esta solución ofrece no solo comodidad y seguridad al usuario, al minimizar el contacto con las cuchillas y el ruido del motor, sino que también se presenta como una base para el aprendizaje y aplicación de tecnologías de control inalámbrico, sistemas embebidos y diseño mecánico. El prototipo tiene como objetivo ser una opción económica y accesible, empleando componentes electrónicos y materiales de fácil obtención.

2. Planteamiento del Problema

El uso de máquinas convencionales para cortar césped conlleva varios inconvenientes:

• Riesgo Físico: Hay riesgo de estar expuesto a cuchillas afiladas, a la proyección de objetos, y a peligros asociados al uso de combustible o cables eléctricos.
• Esfuerzo y Tiempo: Implica un gran esfuerzo físico y consume tiempo que podría destinarse a otras actividades.
• Contaminación: Las máquinas que funcionan a gasolina producen emisiones contaminantes y generan un alto nivel de ruido.
• Accesibilidad: Las personas con movilidad reducida pueden tener dificultades para operar una máquina convencional.

Este proyecto busca abordar estos inconvenientes a través de la creación de un vehículo eléctrico que se controla por Bluetooth, permitiendo al usuario operar la máquina desde una distancia segura y cómoda, lo que reduce el esfuerzo físico y elimina las emisiones directas.

3. Objetivos

3.1. Objetivo General

Diseñar y construir un prototipo operativo de una máquina cortacésped que sea manejada mediante un dispositivo móvil a través de una conexión Bluetooth.

3.2. Objetivos Específicos

• Elaborar la estructura mecánica del prototipo, incluyendo el chasis, el sistema de tracción y el mecanismo de corte.
• Elegir e integrar los componentes electrónicos requeridos, tales como el microcontrolador, el módulo Bluetooth, los sensores y los actuadores (motores).
• Desarrollar el software de control para el microcontrolador que regule el movimiento y las funciones de la máquina.
• Diseñar una aplicación móvil fácil de usar para enviar los comandos de control al prototipo.
• Llevar a cabo pruebas funcionales para confirmar el adecuado funcionamiento del sistema de control, desplazamiento y corte.

4. Diseño y Metodología

El proyecto se organizó en tres áreas clave: diseño mecánico, diseño electrónico y desarrollo de software.

4.1. Diseño Mecánico

El chasis del prototipo se elaboró con materiales ligeros pero duraderos, como acrílico o aluminio, para soportar el peso de los componentes sin sobrecargar los motores.

• Chasis: Se creó una plataforma de 30x40 cm para alojar la batería, el circuito de control y los motores.
• Sistema de Tracción: Se emplearon dos motores de corriente continua (DC) con caja reductora acoplados a ruedas de goma de 10 cm de diámetro para ofrecer el torque necesario para desplazarse sobre el césped. Una rueda loca en la parte delantera facilita los giros.
• Sistema de Corte: Está compuesto por un motor DC de alta velocidad (RPM) al que se le conecta una cuchilla de nylon o un disco con cuchillas retráctiles, asegurando seguridad y efectividad para el corte de césped residencial. Este sistema se ubica en el centro del chasis.

4.2. Diseño Electrónico

El núcleo del sistema es un microcontrolador Arduino UNO, seleccionado por su adaptabilidad, costo reducido y la abundancia de recursos disponibles.

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