UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA
Mecanismo Theo Jansen Eva Altahona, Yirley Racines, Geraldine Salcedo y Marylin Santander. Ing. Cristian Pedraza. (23-05-2013) Dinámica, Universidad de la Costa, C.U.C. Barranquilla Resumen. El presente proyecto tiene como finalidad la realización de un prototipo Theo Jansen, con materiales económicos de fácil accesibilidad, en el cual se busca aplicar los conocimientos adquiridos en la asignatura de dinámica para un sistema en movimiento. Con los cálculos correspondientes y la correcta realización del mecanismo a partir del plano se demostrará la aplicación de la cinética de un cuerpo rígido al crear una araña mecánica la cual se mueve por la acción del aire de un secador. Palabras Claves Theo Jansen, cinética de cuerpo rígido, araña mecánica.
1.2.
Objetivos Específicos
1.
Adaptar el diseño del mecanismo de Theo Jansen al prototipo que se realizará.
2.
Utilizar la energía eólica para realizar el movimiento requerido del prototipo, a partir de una hélice y un Blower.
3.
Aplicar los conocimientos adquiridos en la asignatura de Dinámica.
2. Introducción Abstract This project aims at the realization of a prototype Theo Jansen, with inexpensive materials easily accessible, which seeks to apply the knowledge acquired in the course of dynamics for a system moving with the calculations and the successful completion of mechanism from the plane will demonstrate the application of the kinetics of a rigid body to create a mechanical spider which moves by the action of air from a dryer.
El mecanismo Theo Jansen es una manera didáctica para entender y demostrar la cinética de un cuerpo rígido, puesto que permite conocer la posición y ajuste exacto de cada pieza para que se produzca el movimiento con fluidez. Teniendo como referencia el movimiento de una araña al desplazarse se crea un prototipo que cumple la misma función, con un simple motor el cual impulsa al mecanismo por medio de la acción del aire.
Key Words Theo Jansen, kinetic rigid body mechanical spider. 3. Fundamentos Teóricos
Orígenes del Mecanismo Theo Jansen Los robots caminantes tuvieron su origen en los primeros artilugios caminantes que se desarrollaron hacia 1870 y se basaban en un mecanismo diseñado sobre el 1850, por el matemático ruso Pafnuti Lvóvich Chebyshev. Estos dispositivos eran juguetes que intentaban emular de una forma muy primitiva los modos de locomoción observados en la naturaleza. Esta máquina fue un éLa maquina andante de Chebyshev es una sorprendente
1. Objetivos
1.1.
Objetivo General Crear un prototipo de Theo Jansen, donde se evidencie la cinética de un cuerpo rígido.
1
UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA simbiosis de la teoría de aproximación de funciones y las matemáticas, que imitaba el movimiento de un animal de cuatro patas. El origen de la maquina andante se debe fundamentalmente al perfeccionamiento del mecanismo llamado paralelogramo de Watt, que convierte un movimiento rotatorio en movimiento lineal rectilíneo. Chebyshev, con su nueva teoría de aproximación de funciones, no solo resuelve el paralelogramo de Watt, sino que sus fórmulas generales permiten la resolución de otros tipos de mecanismos y problemas. La máquina andante de Chebyshev es una sorprendente simbiosis de la teoría de aproximación de funciones y las matemáticas, que imitaba el movimiento de un animal de cuatro patas. El origen de la maquina andante se debe fundamentalmente al perfeccionamiento del mecanismo llamado paralelogramo de Watt, que convierte un movimiento rotatorio en movimiento lineal rectilíneo. Chebyshev, con su nueva teoría de aproximación de funciones, no solo resuelve el paralelogramo de Watt, sino que sus fórmulas generales permiten la resolución de otros tipos de mecanismos y problemas.
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.
4. Desarrollo experimental Para la elaboración del mecanismo theo jansen en madera balso, primero se construyeron las piezas con las medidas del plano, uniendo cada una de ellas de manera correspondiente con alambre dulce, posteriormente se armó un cigüeñal con una varilla de metal, siendo esta la base del movimiento del mecanismo, ya que las patas se encontraban sujetas en el mismo, además se le añadieron dos ejes paralelos al cigüeñal y separadores de manera perpendicular, que uniera los tres puntos que se encontraban en rotación pura, en las esquinas se agregó de un lado una hélice y del otro una palanca.
Se puede considerar a la maquina andante de Chevyshev, como el ancestro de las esculturas kineticas de Theo Jansen al final todas se basan en la teoría de teoría de aproximación de funciones desarrollada por Chevychev.
Mecanismo Theo Jansen Este mecanismo simula el movimiento de la pata de un animal. Theo Jansen, autor del mecanismo nació el 14 de marzo de 1948 en Scheveningen al sur de Holanda, vive y trabaja actualmente en Holanda, durante los últimos 10 años ha estado diseñando y perfeccionando estas máquinas que evolucionan con un algoritmo evolutivo donde el criterio principal para la evolución de éstos es el rendimiento de los elementos a la tarea encomendada, y utilizando los errores y las mejoras de las evoluciones para mejorar con la siguiente evolución. Este diseño proporciona una forma sencilla de simular el andar de una pata real controlados por un solo elemento
Imagen #1. Mecanismo Theo Jansen.
5. Cálculos y análisis De Resultados Tiempo en 3 metros
28.161
Velocidad periférica:
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2
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UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA 6. Conclusiones
Tras la realización de este proyecto, se pudo notar que en el mecanismo Theo Jansen, se logran aplicar los conocimientos adquiridos en clase de dinámica sobre cinética de cuerpo rígido, puesto que se evidencia el correcto movimiento y funcionamiento de este al tener precisión en el momento de ejecutar la montura del prototipo. Figura #1. Pata del mecanismo de Theo Jansen.
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Así mismo se logró producir la energía necesaria para el movimiento gracias al secador con el que se accionó la hélice que está adherida al sistema.
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Bibliografía ⁄
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[1]. ARISTIZABAL. Theo Jansen y sus máquinas andantes. [En línea]. Disponible en consultado Mayo 17 del 2013.
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[2]. SALAZAR Miguel, HIDALGO Edgar. Caballo Robot. [En línea]. Disponible en consultado Mayo 17 del 2013. ⁄
NOTA: En este link puede encontrar el pequeño video donde se muestra el movimiento del mecanismo: http://www.youtube.com/watch?v=GPh UyXMNDN0&feature=youtu.be
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