Theo Jansen Reporte

 

Objetivo del proyecto. Es el est estudi udio o de un mecan mecanism ismo o para desplaza desplazarr una pla plataf taform orma a móvil móvil sobre superficies irregulares, analizando los componentes y prestaciones. Se trata de una plataforma con patas, porque frente a otros tipos de plataformas tiene como ventajas, no necesitar terreno continúo o preparado para desplazarse, causan menor impacto en el entorno y tienen gran capacidad para sobrepasar  obstáculos.

Especificaciones básicas. Plataforma con patas, capaz de moverse por terrenos irregulares. Peso del prototipo no superior edidas má!imas"  #nc$o % &' (argo % )* +apacidad de carga" El doble de su peso. elocidad de desplazamiento" -/mm elocidad -/mm0s 0s % /,1* 2m0$ Mecanismo Theo-Jansen 3$eo4ansen, nació el -' de arzo de -5' en Sc$eveningen al sur de 6olanda y actualmente actual mente vive y trabaj trabaja a en 6oland 6olanda. a. +onstruye +onstruye grandes mecani mecanismos smos imitando esqueletos de animales que son capaces de caminar usando la fuerza del viento de las playas $olandesas. 7efine su trabajo como la fusión entre arte e ingenier8a. Este artista y escultor autodidacta se dio a conocer al mundo entero a ra8z de su aparición en un anuncio de la marca de coc$es 9:, dónde sal8a uno de sus mecanismos cin;ticos. En este anuncio, 4ansen e!presaba su filosof8a con la frase" . nuestra mente>. 7urant 7ur ante e los último últimoss diez diez a@o a@os, s, $a est estado ado dis dise@a e@ando ndo y perfecc perfeccion ionand ando o est estas as máquin máq uinas. as. Estos Estos meca mecanis nismos mos o cri criatu aturas ras evo evoluci lucionan onan utiliz utilizand ando o un alg algorit oritmo mo evolutivo, dónde el criterio principal para la evolución de ;stos es el rendimiento de los elementos a la tarea encomendada, y utilizando los errores y las mejoras de las evoluciones para mejorar con la siguiente evolución, por este parecido con la evolución de las especies, es por lo que a 3$eo4ansen le gusta decir que $a creado vida artificial. Sele Se lecc ccio iona na co como mo cri crite teri rio o qu que e so sobr brevi eviva van n en la play playa a mo movi vi;nd ;ndose ose en entr tre e la lass fronteras de arena $úmeda cerca al mar y arena seca en el l8mite con las dunas.  #quellos dise@os que tengan el mejor rendimiento en la tarea, dentro de una simulación del entorno, serán evolucionados y probados otra vez. +on el tiempo emergen dise@os complejos. 9rotan patas articuladas que se desplazan por la

 

arena, usa tubos plásticos para conductos el;ctricos para construir algunos de los más prometedores dise@os. A luego los suelta en la playa, evalúa sus logros y los mejora. Para term Para termin inar ar con con los los me meca cani nism smos os de un gr grad ado o de libe libert rtad ad,, me menc ncio iona narr el mecanismo de 3$eoB4ansen, que es el escogido para la realización de este proyecto proy ecto,, se e!plic e!plicará ará con más det deteni enimie miento nto en apa aparta rtados dos pos poster terior iores. es. Este Este mecanismo simula el movimiento de la pata de un animal.

Esquema del mecanismo t$eoBjansen

Descripción del mecanismo Este mecanismo está formado por C sólidos Dmás la bancada, * sólidos son barras binarias y & sólidos son barras ternarias. (a bancada tambi;n es una barra binaria.

 

Este mecanismo nos proporciona una trayectoria muy particular del punto F ya que parece una lágrima $orizontal, con un lado prácticamente recto como puede verse en la siguiente figura.

+omo puede verse en la figura anterior, la parte verde de la trayectoria son los puntos en los que el mecanismo tocar8a el suelo, y la parte roja son los puntos en los que el mecanismo no toca el suelo, es durante la parte roja que aparecen las fuer fuerza zass de iner inerci cia a qu que e $a $ayy qu que e mi mini nimi miza zarr para para evit evitar ar qu que e esta estass fuer fuerza zass desestabilicen el mecanismo.

Medidas para prototipo En la tabla siguiente se ven las medidas originales a escala que 4ansen dise@o, las dimensiones escogidas para la maqueta y las dimensiones escogidas para el prototipo.

 

  Griginal Sólido G# G+  #9  #E 9+ +7 97 +E 7J EJ EF JF Paso  #ltura de Paso

ecanismo (ongitud HmmI */ &*/ )*/ )*/ &// &// &*/ &// &// &// )// )*/ / */

Estudio cinemático y dinámico del mecanismo. El análisis cinemático del mecanismo se $a iniciado con cálculos $ec$os con el E!cel, para despu;s usar un programa convencional de dise@o )7, en este caso +atia o isual Kastran, para usarlos como comprobación. Primero se estudia el mecanismo de una pata por separado, para obtener las velocidades y aceleraciones angulares de las patas.

Se controla el movimiento con el giro del sólido -. (uego se estudia la pata articulada en el suelo, para obtener la velocidad y aceleración de la plataforma.

 

En este caso la composición de movimientos solo se aplica mientras las patas no tocan el suelo, si tocan el suelo se aplican los cálculos del apartado anterior.

Estudio del movimiento de una pata.

nálisis tri!onom"trico

ecanismo simplificado con la plataforma fija en el espacio. Para empezar el estudio del movimiento de una pata se realiza una división del mecanismo en triángulos para calcular todos los ángulos y las longitudes en todo momento utilizando, principalmente, el teorema del coseno"

(a división del mecanismo en triángulos se $a realizado realizado tal como puede verse en las figuras siguientes" Primero, triángulos que no se deforman en el tiempo"

 

#$%&'&' (&#EM$T&(O Este mecanismo se divide en tres cuadriláteros articulados. Lna vez obtenidas las velocidades y ace cellera raccion one es an angu gullares DMiy Ni Ni y tra rass com ompr pro obar que son son las mismas que las encontradas por trigonometr8a, se calculan las velocidades y aceleraciones de los puntos de lo loss só sólilidos dos,, ta tamb mbi; i;n n se ca calc lcul ulan an la lass de lo loss centros de gravedad ya que serán necesarias para el estudio dinámico.

(OM)O'&(&*# DE MO+&M&E#TO'. Empezamos por definir los movimientos" -. el mov movimi imient ento o de la plat platafo aforma rma,, que será el movimien movimiento to de arrastre arrastre de las patas que est;n en el aire. Se divide en tres bloques iguales, desfasados

 

-&/O o  segundos según si la referencia es Q- o el tiempo de ciclo respectivamente. Estos datos son los obtenidos en el apartado anterior &. el mov movimient imiento o de los sólido sólidoss de la pata a apoyada poyada e en n el sue suelo. lo. Lna vez definidos los movimientos, se estudia el movimiento de una pata. El estudio tiene tres partes que son las comprendidas entre los ángulos Q- % ---O, Q- % &)-O y Q- % )*-O. El ángulo )1/O es igual al /O con lo que se vuelve a empezar. El mecanismo se apoya apo ya en el suelo si Q- % ----O, -O, entonces $asta que Q- % &)-O las velocidades de los sólidos son las calculadas en el apartado en que el mecanismo esta articulado en el suelo. 7e Q- % /O a Q- % ---O y de Q- % &)-O a Q- % )1/O, las velocidades y aceleraciones de los sólidos que forman la pata serán la suma del movimiento de la plataforma y el movimiento de los sólidos de la pata si la plataforma esta fija. Lna vez que se obtiene el movimiento de un juego de cuatro patas, se desfasan el resultado -&/O y se obtienen los valores de los componentes del segundo juego de patas. Se repite este proceso y se obtienen los valores del tercer juego de patas. Estas velocidades y aceleraciones son de los e!tremos de los sólidos, Kudos G, #, 9, +, 7, E, J y F, y de los centros de gravedad de los sólidos -, &, ), '

(O#(%,'&O#E'. (O#(%,'&O#E' T(#&('. -. El peso del prototipo es de &.' 2g. &. (as medidas del Prototipo son"  #nc$o % &'cm (argo % )*cm  #lto % &/cm ). +apacidad de carga" su propio peso. El prototipo es capaz de soportar una carga de * 2g que sumado al peso de la plataforma $ace C 2g, el coeficiente de seguridad es de &, lo que implica que podr8a con una carga de -/ 2g.

 

'. +apacidad de sobrepasar obstáculos. Por las dimensiones de la trayectoria de la pata del prototipo, es capaz de sobrepasar obstáculos que sean menores a -//mm de diámetro. *. elocidad media de desplazamiento" -/mm0s % /,1* 2m0$. Está dentro de los l8mites de las especificaciones / y - 2m0$ que es la velocidad de trabajo de un ve$8culo agr8cola trabajando en el campo.

(O#(%,'&O#E' )E'O#%E'. (a realización de este proyecto, $a refrescado los conocimientos de muc$as de las asignaturas de la carrera, conocimientos muy importantes para un ingeniero mecánico como pueden ser ecanismos. 3a 3ambi;n mbi;n $a permitido ampliar los conocimientos en el uso de las $erramientas e!istentes en un laboratorio mecánico como el torno y la fresa, y el dise@o de piezas pensando en cómo se van a realizar estas piezas, para evitar problemas, ya sean económicos o de fabricación.

 

/&/%&O012. %&/O'. -. Problemas resueltos de cinemática de mecanismos planos. Ed. LP+. Escritores" (orenzo Rlvarez, amón +apdevila y unir 2$amas$ta. &. S8ntesis de mecanismos Editorial #+. Escritor" 4usto Kieto Kieto ). Tngenier8a Fráfica, Tntroducción a la normalización. Ed. LP+. Escritores" 4ordi Jont #ndreu, Jrancisco y icente 6ernández #bad, anuel Gc$oa ives y #na aria 3o 3orrella rrella Jont.

)$0&#' 3E/. Tnformación. Pagina =eb Gficial de 3$eo 4ansen. $ttp"00===.strandbeest.com0  #rt8culo sobre 3$eo 4ansen y sus obras. +ontiene videos. $ttp"00===.flotacionneutral.es0articulos0esculturasBcineticas0 Simuladores. Simulador del mecanismo de 3$eo 4ansen. $ttp"00===.geogebra.org0en0upload0files0spanis$04esusJ0Simul3$eo4.$tm $ttp"00demonstrations.=olfram.com0#3$eo4ansen:alUing(inUage0