Con ingenio y dedicación crearon una herramienta educativa para enseñar de manera diferente matemática, física y electrónica.
Foto: Nicolás Brown Bustos
Foto: Pablo Marcó del Pont
Por Natalia Szydlowski | Toma Mate y Avivate
Nicolás Brown Bustos (Ingeniero Industrial) y Pablo Marcó del Pont (Desarrollador Informático) no se conocen, pero ambos tuvieron una idea similar: el diseño de un “robot araña” capaz de ser una herramienta educativa diferente, divertida e interesante para introducir conceptos de matemática, física y electrónica en escuelas primarias, secundarias y terciarios. La araña de Nicolás está hecha de papel, mientras que la de Pablo es de madera. Asimismo, presentan diferencias en el resto de los materiales y funcionamiento. En una doble entrevista con cada uno de ellos, nos explican más sobre estas “arañas”.
¿Cómo se llama y qué es?
Nicolás: Se llama Hexapel porque es un «Hexápodo de Papel». Es un juguete para armar, que con papel, un motor y una pila, permite construir un robot que camina. Tiene 6 patas, y se mueve como una araña. Mide aproximadamente 20cm de ancho, 20cm de largo y 10cm de altura.
Pablo: Simplemente lo llamé «Robot Araña con Servos» (los servos son un tipo de motores que se usa en robótica y aeromodelismo). Lo considero una herramienta para el aprendizaje de tecnologías de control, protocolos de comunicación y electrónica digital. Tiene 6 patas, mide 30 cm de ancho, 20 cm de largo y 10 cm de alto. Se maneja a través de la computadora.
¿Cómo surgió la idea?
Nicolás: Cuando mi hermano estudió Diseño Gráfico hizo un «juguete» sólo de papel y yo lo ayudé con los planos, que terminó siendo un bicho parecido a Hexapel, pero que no caminaba. La idea de los robots que caminan vino muchos años después, viendo los diseños de Theo Jansen (artista y escultor cinético). Luego vi modelos de robots hexápodos, pero eran complejos y caros. Juntando todas estas piezas, se me ocurrió que se podía llevar las ideas de Theo Jansen a un pequeño robot de juguete, y hacerlo de papel como el que hice con mi hermano, de manera simple y barata.
Pablo: La idea surgió cuando vi un video en YouTube de una araña que solo usaba 2 motores para moverse. Se me ocurrió que usando más motores podría lograr una mayor libertad de movimientos.
¿Por qué utilizaste esos materiales?
Nicolás: Usé papel porque es un material relativamente sustentable: se puede obtener papel de bosques replantados, y 100% reciclable. Además es barato, no se necesitan moldes o matrices para hacer un juguete de papel y se puede imprimir en cualquier impresora.
Pablo: Usé los materiales más baratos que pude encontrar, placa de fibrofácil, silicona como pegamento, y los servomotores más económicos del mercado.
¿Qué dificultades encontraste al diseñarlo y/o armarlo?
Nicolás: El diseño de las piezas en sí lleva varias horas de prueba y error. Dibujo la pieza, la escaneo para dejar un registro de cómo es, la recorto, la armo, y generalmente encuentro alguna parte que puede mejorarse y vuelvo a dibujar. Uno de mis objetivos era trabajar con la menor cantidad de piezas posibles, lo que logré haciendo que cada pata entrara en una hoja, pero no fue sencillo. Otra dificultad fue encontrar un motor que funcionara a la velocidad adecuada y permitiera mover las seis patas. Finalmente encontré uno en internet, pero ¡tuve que traerlo desde Inglaterra!
Pablo: Al principio se me dificultó generar la señal, que es a través de modulación por ancho de pulso (técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica para transmitir información) ya que lo hacía con un circuito oscilador. Pero el mayor inconveniente fue el ruido en la línea de datos, lo que producía movimientos erráticos en los motores. El resto del armado fue relativamente sencillo.
¿Cuánto tiempo te llevo el diseño?
Nicolás: Comencé con el diseño en 2010, pero ese mismo año comencé a estudiar una maestría, por lo que lo abandoné hasta este año, cuando finalmente la terminé. Como lo hago por placer, como un hobby, realmente no sé cuántas horas me llevó.
Pablo: Comencé el proyecto al comprar 2 motores en el 2008, los probé con el oscilador y no me convenció así que lo dejé de lado. En el 2009 probé controlarlo con un microcontrolador (16F84) y funcionó bastante mejor. Luego encargué 16 motores más a un vendedor chino (por ebay) y fabriqué la estructura en fibrofácil. Cuando llegaron los motores estaba con mucho trabajo y lo dejé. Recién este año lo pude terminar.
¿Qué dificultad tiene el armado?
Nicolás: Realmente no es muy difícil de armar. Con las piezas ya impresas, se puede armar todo el robot en unas horas: cortar las piezas, plegarlas, ensamblarlas, etc.
Pablo: El armado de la parte mecánica puede hacerlo un niño de 10 años. El circuito de control es un poco más complicado.
¿Cómo funciona?
Nicolás: Adentro lleva un motor, como de autito de juguete; El motor funciona con una única pila AA (que puede ser ¡recargable!).Con unos engranajes se baja la velocidad de rotación del motor, para que las patas se muevan a una velocidad razonable. Al bajar la velocidad, el motor puede impulsar a las 6 patas. El secreto para que el giro del motor se convierta en el movimiento de las patas está en los vínculos mecánicos de las piezas, hechos todos en papel. Por lo pronto Hexapel sólo puede caminar hacia adelante o hacia atrás, pero no puede girar.
Pablo: El circuito de control (que está en la araña) recibe los datos de la computadora por el puerto serie (se encuentra en las CPU de escritorio, tiene 9 pines, es donde se enchufaban los mouse viejos). Con estos datos, genera pulsos periódicos que al variar la forma de onda, logra que los motores se muevan entre 0 y 180 grados. Con lo cual, uno puede hacer que la araña camine hacia atrás, hacia adelante, de costado, al revés, o sea cabeza abajo.
¿Qué costo tiene?
Nicolás: Mi objetivo inicial era hacer un robot por 1% del valor del robot que una vez había visto que costaba nada más y nada menos que 1000 U$S, así que me puse esa meta: 10 U$S. El costo principal está en el motor y los engranajes, que por ahora son importados.
Pablo: Alrededor de $850. Esta cuenta se desprende de que la placa controladora sale alrededor de $250, los 18 motores $500, y las pilas unos $100 las cuatro unidades.
¿Qué aplicación le darías?
Nicolás: Hexapel es un juguete, pero no es un juguete normal. La idea no es sólo tener el robot, sino principalmente armarlo uno mismo. Hay mucho para aprender en el armado, aún sin darse cuenta se aprende mucho de geometría y mecánica al ver cómo se arma y se mueve el robot. Además, es sustentable! Así que Hexapel es eso: un juguete inteligente, sustentable y divertido.
Pablo: La principal aplicación es en el campo educativo para demostrar los pasos necesarios para armar un robot y como prueba de concepto. Implica el aprendizaje de programación en C#, assembler, diseño y armado de circuitos electrónicos, protocolos de comunicación RS-232, RS-485, PWM, control de actuadores (en este caso servomotores) y mecanizado de piezas.
¿Algún proyecto futuro?
Nicolás: Por lo pronto, quiero terminar de diseñar a Hexapel, y de ser posible fabricarlo en una escala que me permita ofrecerlo a un precio accesible. El prototipo está hecho sobre papel a mano; quiero hacer un diseño más «profesional» que me permita imprimirlo a gran escala. Más a largo plazo espero poder desarrollar modelos más complejos, quizás incluyendo otros materiales que sean sencillos, baratos y sustentables (por ejemplo, plástico de botellas).
Pablo: Planeo armar una fundición de aluminio casera para poder moldear piezas en aluminio y así utilizarlas en este y mis otros proyectos de robótica, entre ellos el “Brazo Robot Hidráulico con Jeringas y Palitos de Helado”.
Fuente: Nicolás Brown Bustos
Fuente: Pablo Marcó del Pont
Agradecemos a Nicolás Brown Bustos y Pablo Marcó del Pont
Para más información de “Hexápel”: [email protected]
Para más información de “Robot Araña con Servos”: [email protected]
Fuente: Toma Mate y Avivate
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