Documentación mecanismo Theo Jansen PDF

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Documentación y procedimiento de proyecto 1 ...

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Documentación de la elaboración del mecanismo tipo Theo Jansen. Amezcua Arellano Karla P., Bravo Medrano Luis E., y Lozano Neri Leonardo A. Estudiantes de Ingeniería Mecatrónica en CETYS Universidad. Abstracto—El mecanismo de Theo Jansen se realizó con la finalidad de presentarlo en clase, reforzar los conocimientos adquiridos en clase, y competir contra los mecanismos de nuestros compañeros, para la materia de Dinámica de Mecanismos, cursada durante el quinto semestre de la carrera de Ingenieria en Mecatronica. Este prototipo elaborado por tres estudiantes de la carrera ya mencionada consiste en la elaboración de un mecanismo inspirado en el mecanismo diseñado por Theo Jansen, el cual busca tener movimiento autónomo gracias a un motor. Índice de términos— Mecanismo, barras, PVC, movimiento, eje de rotación.

I.

INTRODUCCIÓN

E

N este documento se incluye cada uno de los

procedimientos realizados para poder desarrollar nuestro mecanismo, tanto el procedimiento que se siguió para obtener las piezas de la estructura, y el armado del mecanismo. Además, se incluyeron los materiales necesitados y las dificultades que se presentaron durante el desarrollo de este proyecto. II.

PREPARACIÓN

Los materiales utilizados para elaborar este proyecto fueron: tubos pvc de ½’’, tornillos para metal de 10 x ¾, manguera de ¼’’ de grosor, codos para tubos de PVC, motor DC con caja de engranaje de 9v. Así mismo se realizó un prototipo previo para verificar las medidas y las posiciones en el que se utilizaron popotes de café, y alfileres. A.

Mecanismos Al fijar un eslabón en una cadena cinemática, se tiene un mecanismo. Mediante los mecanismos se pretende obtener y controlar movimientos específicos. En general se pueden obtener mecanismos planares y espaciales. Mecanismo planar es aquel en el que el movimiento de los eslabones es paralelo a un plano de referencia. En general los únicos pares que pueden utilizarse para construir mecanismos planos son el de revoluta y el prismático. Los otros cuatro pares inferiores que conocidos, se utilizan para construir mecanismos espaciales o tridimensionales. Un mecanismo espacial es aquel cuyos elementos pueden moverse en las tres dimensiones.

B.

Mecanismo Theo Jansen El mecanismo Theo Jansen simula el movimiento de la pata de un animal. Theo Jansen nació el 14 de marzo de 1948 en Scheveningen al sur de Holanda. Centrándose, en el diseño y perfeccionando de las máquinas, las cuales han evolucionado con un algoritmo evolutivo; donde el criterio principal es el rendimiento de los elementos a la tarea encomendada. Este diseño proporcionará una forma sencilla de simular el andar de una pata real controlados por un solo elemento que podría ser un motor o el viento. Entre los mecanismo que ha creado Theo Jansen destacan: Geneticus, Rinoceronte, Sabulosa y Ventosa en las que el viento ha sido utilizado como motor. (Fig. 1) C.

Tubos PVC Los tubos de PVC fueron utilizados como base para toda la estructura del mecanismo, con estos se elaboraron los eslabones, utilizando medidas a escala de las utilizadas en el verdadero mecanismo de Theo Jansen. Se cortaron los tubos a las medidas utilizando una segueta, y se barrenaron utilizando una broca de ¼’’ en las esquinas para poderlos conectar entre ellos. D.

Uniones Para las uniones de los eslabones se introdujo la manguera en los barrenos de los tubos de PVC, se cortó a la medida, para después introducir y atornillar un tornillo de cada lado de la unión para fijarla de manera efectiva. Se decidió utilizar este método debido a que teníamos que buscar una forma de crear una unión efectiva, donde no se salieran de lugar los eslabones, pero a la vez pudieran girar libremente en el eje. Es por esto que se decidió aprovechar la manguera para generar una extensión de una manera más sencilla, que se adaptara a nuestras medidas y que fueran más económicos. (Fig. 2) III.

DIFICULTADES

Las dificultades que se presentaron durante el desarrollo del prototipo fueron varias, desde las medidas para los eslabones, hasta el ensamble y la conexión del mecanismo con el motor. En el proceso de diseño del mecanismo fue difícil descifrar la posición la que debería ir el motor y su eje sin afectar el movimiento de las patas del mecanismo, así como de qué forma el mecanismo podría sostener la batería. En el proceso de el corte de los eslabones y el barrenado de ellos se invirtió una cantidad significativa de horas. El desarrollo de las medidas y el proceso de maquinado fue lento y repetitivo. Una vez que tuvimos las piezas listas tuvimos que descubrir el orden perfecto para que no se enredara el mecanismo a la hora de moverlo, ya obteniendo el orden

2 correcto comenzamos con la creación de las uniones. (Fig. 3) A la hora de armar toda la estructura el reto más grande siguió siendo el acomodar todo el motor y el eje del motor al juntar las dos bases. Pero sin duda el encontrar un lugar donde almacenar la batería y acomodar el cableado no fue nada fácil. Al final, a pesar de todos los retos que tuvimos que solucionar, logramos que el mecanismo funcionara. (Fig. 4) IV.

APÉNDICES

Fig 3. Conjunto de dos bases del mecanismo.

Fig 1. Teoría de mecanismo Theo Jansen Fig 4. Mecanismo final.

V.

Fig 2. Ejemplo de unión del mecanismo

CONCLUSIONES

El elaborar este proyecto nos ayudó a conocer un poco más de lo aprendido acerca de las herramientas que nos ofrecen los distintos tipos de mecanismos, también sirvió para conocer más el área del movimiento cinemático y la teoría de los mecanismos de cuatro barras, lo que nos servirá para un futuro cercano. Como equipo, el trabajo estuvo equilibrado, lo que nos ayudó, a pesar de las dificultades que se presentaron, a terminar con nuestro proyecto. En general, este proyecto realmente nos costó mucho trabajo y tiempo, se presentaron algunos problemas durante la elaboración lo que provocó que la calidad del proyecto no fuera deseada debido al poco tiempo que quedaba. A pesar de esto, como equipo se considera que realmente este proyecto lleva demasiado trabajo y esfuerzo invertido, ya que conociendo la dificultad que tenía el elaborar lo anteriormente mencionado, estuvimos decididos a hacerlo y lo logramos, lo cual habla por sí solo con respecto al conocimiento adquirido en el salón de clases.

3 VI.

BIOGRAFÍAS

Karla Paola Amezcua Arellano nació en Mexicali, Baja California, México, el 05 de enero de 1998. Se graduó de la Preparatoria de la Universidad del Valle de México en Mexicali y actualmente está estudiando la carrera de Ing. Mecatrónica en CETYS Universidad.

Luis Enrique Bravo Medrano nació en Toluca, Estado de México, México, el 04 de marzo de 1998. Se graduó de la Preparatoria de la Universidad Autónoma del Estado de México en Toluca y actualmente está estudiando la carrera de Ing. Mecatrónica en CETYS Universidad.

Leonardo Aram Lozano Neri nació en Chihuahua, México, el 20 de julio de 1998. Se graduó la Preparatoria de CETYS Universidad en Mexicali y actualmente se encuentra estudiando la carrera de Ing. Mecatrónica en CETYS Universidad.

VII.

REFERENCIAS

[1]"Mecanismo Theo Jansen", Geometría dinámica, 2010. [Online]. Available: http://www.geometriadinamica.cl/2010/02/mecanismo-dejansen/ [Accessed: 11 - Sep - 2018]....